Thông tin PCB - Cách chọn vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao

Khi chọn Vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao của PCB cho mạch tần số cao, Cần đặc biệt chú ý đến giá trị DK của vật liệu PCB và các đặc tính thay đổi của nó ở các tần số khác nhau. Yêu cầu tập trung vào truyền tín hiệu tốc độ cao hoặc điều khiển trở kháng đặc trưng, Tìm hướng và hiệu suất của nó trong điều kiện tần số, Nhiệt độ và độ ẩm sẽ được điều tra.

Thông thường, vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao trong điều kiện tần số thay đổi, giá trị DK và DF thể hiện một quy luật thay đổi lớn. Đặc biệt là trong dải tần từ 1 MHz đến 1 GHz, sự thay đổi đáng chú ý hơn về giá trị DK và DF của chúng. Ví dụ, chất nền vải sợi thủy tinh epoxy thông thường FR-4. có giá trị DK là 4,7 ở tần số 1 MHz, trong khi giá trị DK trở thành 4,19 ở tần số 1 GHz. Trên 1GHz, giá trị DK của nó thay đổi chậm. Xu hướng thay đổi là giảm khi tần suất tăng, nhưng không thay đổi nhiều. Ví dụ, FR-4 thường có giá trị DK là 4,15 ở tốc độ 10 GHz. Giá trị DK của vật liệu cơ bản với các đặc tính tốc độ cao và tần số cao thay đổi một chút theo tần số. Ở tần số thay đổi từ 1 MHz đến 1 GHz, DK chủ yếu nằm trong khoảng 0,02. Giá trị DK của nó có xu hướng giảm nhẹ trong các điều kiện tần số khác nhau từ thấp đến cao.

Do sự thay đổi tần số, yếu tố mất điện môi DF đối với vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao thay đổi nhiều hơn DK, đặc biệt là trong dải tần số cao. Quy luật biến hóa của nó có xu hướng tăng lên. Do đó, khi đánh giá các đặc tính tần số cao của chất nền, nghiên cứu của nó tập trung vào những thay đổi trong giá trị DF của nó. Có hai loại vật liệu cơ bản phổ biến khác nhau cho các vật liệu cơ bản có đặc tính tốc độ cao và tần số cao. Một là giá trị tìm hướng của nó thay đổi rất ít theo tần số. Loại khác tương tự như chất nền chung trong phạm vi thay đổi, nhưng có giá trị DF thấp hơn.

Làm thế nào để chọn vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao?

Việc lựa chọn vật liệu PCB phải được cân bằng giữa việc đáp ứng các yêu cầu thiết kế, sản xuất hàng loạt và chi phí. Tóm lại, các yêu cầu thiết kế bao gồm độ tin cậy về điện và cấu trúc. Thông thường, vấn đề vật liệu PCB sẽ quan trọng hơn khi PCB tốc độ cao được thiết kế với tần số lớn hơn GHz. Ví dụ, vật liệu FR-4 hiện tại có tổn thất điện môi lớn ở một số tần số GHz, điều này có thể không áp dụng.

Vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao của PCB là gì?

Ví dụ, tín hiệu kỹ thuật số tốc độ cao 10Gb/S là một sóng vuông có thể được coi là sự chồng chất của tín hiệu sóng sin ở các tần số khác nhau. Do đó, 10Gb/S chứa nhiều tín hiệu tần số khác nhau. Tín hiệu cơ bản 5Ghz, tín hiệu 15GHz bậc 3, tín hiệu 25GHz bậc 5, tín hiệu 35GHz bậc 7, v.v. Tính toàn vẹn của tín hiệu kỹ thuật số và độ dốc của các cạnh trên và dưới giống như phần hài hòa tần số cao của tín hiệu kỹ thuật số vi sóng RF, cho phép truyền tải tổn thất thấp và biến dạng thấp trong băng tần vi sóng. Do đó, theo nhiều cách, sự lựa chọn vật liệu của PCB mạch kỹ thuật số tốc độ cao tương tự như các yêu cầu của RF và mạch vi sóng.

Trong các hoạt động kỹ thuật thực tế, việc lựa chọn vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao có vẻ đơn giản, nhưng có rất nhiều yếu tố cần xem xét. Thông qua phần giới thiệu của bài viết này, với tư cách là một kỹ sư thiết kế PCB hoặc người đứng đầu dự án tốc độ cao, tôi đã có một sự hiểu biết nhất định về các tính năng và lựa chọn của tấm. Tìm hiểu về tính chất điện, nhiệt, độ tin cậy và nhiều hơn nữa của tấm kim loại. Và sử dụng ngăn xếp hợp lý để thiết kế các sản phẩm có độ tin cậy cao và khả năng xử lý tốt và tối ưu hóa việc xem xét các yếu tố khác nhau.

Những cân nhắc chính trong việc lựa chọn vật liệu tần số cao phù hợp và vật liệu tốc độ cao được trình bày dưới đây.

1. Khả năng sản xuất PCB.

Ví dụ, làm thế nào về hiệu suất ép nhiều, hiệu suất nhiệt độ, CAF/chịu nhiệt, độ bền cơ học, độ tin cậy tốt và đánh giá lửa.

2. PCB phù hợp với hiệu suất sản phẩm, chẳng hạn như điện, hiệu suất ổn định, vv

Mất mát thấp, tham số Dk/Df ổn định, phân tán thấp, hệ số thay đổi nhỏ với tần số và môi trường, dung sai nhỏ về độ dày vật liệu và hàm lượng keo, kiểm soát trở kháng tốt, nếu dây dài hơn, hãy xem xét lá đồng có độ nhám thấp. Ngoài ra, thiết kế mạch tốc độ cao đòi hỏi mô phỏng sớm và kết quả mô phỏng là tiêu chuẩn tham khảo cho thiết kế. "Phòng thí nghiệm kết hợp tốc độ cao/RF Starson Technology Agilent" giải quyết các vấn đề về hiệu suất trong đó kết quả mô phỏng không phù hợp với thử nghiệm và thực hiện một số lượng lớn xác minh vòng kín giữa mô phỏng và thử nghiệm thực tế, có thể đạt được sự phù hợp giữa mô phỏng và đo lường thực tế thông qua các phương pháp độc đáo.

3. Cung cấp vật liệu PCB kịp thời.

Nhiều vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao có chu kỳ mua rất dài, thậm chí lên đến 2-3 tháng. Ngoài bảng tần số cao thông thường RO4350 trong kho, nhiều bảng tần số cao yêu cầu khách hàng cung cấp. Do đó, bảng tần số cao cần liên lạc với nhà sản xuất trước để chuẩn bị vật liệu càng sớm càng tốt.

4. Yếu tố chi phí cho vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao.

Điều này phụ thuộc vào độ nhạy cảm về giá của sản phẩm, cho dù đó là hàng tiêu dùng hay các ứng dụng truyền thông, y tế, công nghiệp và quân sự.

5. Tính áp dụng của pháp luật và quy định.

Nó phải được kết hợp với các quy định bảo vệ môi trường của các quốc gia khác nhau để đáp ứng các yêu cầu RoHS và không có halogen.

Trong số các yếu tố trên, tốc độ hoạt động của mạch kỹ thuật số tốc độ cao là yếu tố chính trong việc lựa chọn PCB. Tốc độ mạch càng cao, giá trị Df của PCB được chọn càng nhỏ. Bảng có tổn thất trung bình và thấp sẽ phù hợp với mạch kỹ thuật số 10Gb/S. Bảng này có tổn thất thấp hơn và phù hợp với mạch kỹ thuật số 25Gb/s. Các bo mạch có tổn thất cực thấp sẽ thích ứng với các mạch kỹ thuật số tốc độ cao nhanh hơn, có thể đạt tốc độ 50Gb/s hoặc cao hơn.

Xem xét Df cho vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao

Bảng mạch Df từ 0,01-0,005 phù hợp với mạch kỹ thuật số 10Gb/S.

Bảng mạch Df từ 0,005-0,003 phù hợp với các mạch kỹ thuật số có giới hạn trên 25Gb/S.

Bảng mạch có Df lên đến 0,0015 phù hợp với 50Gb/S và thậm chí cả mạch kỹ thuật số tốc độ cao.

Vật liệu tần số cao phổ biến và vật liệu tốc độ cao bao gồm.

Rogers，RO4003、RO3003、RO4350、RO5880，v.v.

2. TUC: Tuc862, 872SLK, 883, 933, v.v.

3. Panasonic, Megtron 4, Megton 6 và như vậy

4. Isola, 370 giờ, 408 giờ trước, Đó là 620., Đó là 680., Đợi đã

5. Nelco, N4000-13, N4000-13EPSI, v.v.

6. Đông Quan Shengyi, Taizhou Wangling, Taixing Lò vi sóng vv

Tất nhiên., Có rất nhiều bảng tần số cao khác, Ví dụ Arlon, Trang chủ mua lại năm ngoái., bởi taconic, Đây là những Bảng vi sóng RF Nhà máy đảm bảo hiệu suất.

Ở đây chúng tôi chia sẻ cách chọn vật liệu tần số cao và vật liệu tốc độ cao, cũng như cân nhắc thiết kế PCB. Bạn cần phân tích các trường hợp cụ thể trong ứng dụng thực tế.