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電路板

如何選擇高頻高速板材

文章出處:http://bentengpersadamultindo-jember.com網(wǎng)責(zé)任編輯:恒成和電路板作者:恒成和線路板人氣:-發(fā)表時間:2017-09-12 17:56:00

PCB

隨著微處理器和信號轉(zhuǎn)換傳輸器件運(yùn)行速度提升,數(shù)字電路的運(yùn)行速度也達(dá)到一個更高層次:100Gbps。使用通用的PCB板材將不能達(dá)到高速信號要求,電路板的選材將會決定產(chǎn)品的性能。 

 

    選擇PCB板材必須在滿足設(shè)計需求、可量產(chǎn)性、成本中間取得平衡點。簡單而言,設(shè)計需求包含電氣和結(jié)構(gòu)可靠性這兩部分。通常在設(shè)計非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時這板材問題會比較重要。例如,現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì),在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損Df(Dielectricloss)會很大,可能就不適用。 

 

 

 

舉例來說,10Gb/S高速數(shù)字信號是方波,它可以看作是不同頻率的正弦波信號的疊加。因此10Gb/S包含許多不同頻率信號:5Ghz的基波信號、3階15GHz、5階25GHz、7階35GHz信號等。保持?jǐn)?shù)字信號的完整性以及上下沿的陡峭程度和射頻微波(數(shù)字信號的高頻諧波部分達(dá)到了微波頻段)的低損耗低失真?zhèn)鬏斠粯?。因此,在諸多方面,高速數(shù)字電路PCB選材和射頻微波電路的需求類似。 

 

 

 

在實際的工程操作中,高頻板材的選擇看似簡單但需要考慮的因素還是非常多的,通過本文的介紹,作為PCB設(shè)計工程師或者高速項目負(fù)責(zé)人,對板材的特性及選擇有一定的了解。了解板材電性能、熱性能、可靠性等。并合理使用層疊,設(shè)計出一塊可靠性高、加工性好的產(chǎn)品,各種因素的考量達(dá)到最佳化。 

 

    下面將分別介紹,選擇合適的板材主要考慮因素: 

 

    1、可制造性: 

 

    比如多次壓合性能如何、溫度性能等、耐CAF/耐熱性及機(jī)械韌(粘)性(可靠性好)、防火等級; 

 

    2、與產(chǎn)品匹配的各種性能(電氣、性能穩(wěn)定性等): 

 

    低損耗,穩(wěn)定的Dk/Df參數(shù),低色散,隨頻率及環(huán)境變化系數(shù)小,材料厚度及膠含量公差小(阻抗控制好),如果走線較長,考慮低粗糙度銅箔。另外一點,高速電路的設(shè)計前期都需要仿真,仿真結(jié)果是設(shè)計的參考標(biāo)準(zhǔn)。“興森科技-安捷倫(高速/射頻)聯(lián)合實驗室”解決了仿真結(jié)果和測試不一致的業(yè)績難題,做過大量的仿真和實際測試閉環(huán)驗證,通過獨有方法能做到仿真和實測一致。 

 

 

 

3、材料的可及時獲得性: 

 

    很多高頻板材采購周期非常長,甚至2-3個月;除常規(guī)高頻板材RO4350有庫存,很多高頻板都需要客戶提供。因此,高頻板材需要和廠家提前溝通好,盡早備料; 

 

    4、成本因素Cost: 

 

    看產(chǎn)品的價格敏感程度,是消費(fèi)類產(chǎn)品,還是通訊、醫(yī)療、工業(yè)、軍工類的應(yīng)用; 

 

    5、法律法規(guī)的適用性等: 

 

    要與不同國家環(huán)保法規(guī)相融合,滿足RoHS及無鹵素等要求。 

 

    以上各個因素中,高速數(shù)字電路運(yùn)行速度是PCB選擇考慮的主要因素,電路的速率越高,所選PCBDf值就應(yīng)該越小。具有中,低損耗的電路板材將適合10Gb/S的數(shù)字電路;具有更低損耗的板材適用25Gb/s的數(shù)字電路;具有超低損耗板材將適應(yīng)更快的高速數(shù)字電路,其速率可以為50Gb/s或者更高。 

 

    從材料Df看: 

 

    Df介于0.01~0.005電路板材適合上限為10Gb/S數(shù)字電路; 

 

    Df介于0.005~0.003電路板材適合上限為25Gb/S數(shù)字電路; 

 

    Df不超過0.0015的電路板材適合50Gb/S甚至更高速數(shù)字電路。 

 

    常用的高速板材有: 

 

    1)、羅杰斯Rogers:RO4003、RO3003、RO4350、RO5880等 

 

    2)、臺耀TUC:Tuc862、872SLK、883、933等 

 

    3)、松下Panasonic:Megtron4、Megtron6等 

 

    4)、Isola:FR408HR、IS620、IS680等 

 

    5)、Nelco:N4000-13、N4000-13EPSI等 

 

    6)、東莞生益、泰州旺靈、泰興微波等 

 

    當(dāng)然還有很多其他高頻板材,比如Arlon(去年被羅杰斯收購)、Taconic,都是老品牌射頻微波板廠,性能有保障。 

 

 

 

以上綜述了如何選擇高速板材以及設(shè)計注意事項,實際中應(yīng)用還得根據(jù)具體案例具體分析。

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