Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Wie wählt man Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien aus
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Wie wählt man Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien aus

2023-01-20
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Author:iPCB

Bei Auswahl Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien für Leiterplatten, die in Hochfrequenzschaltungen verwendet werden, Besondere Berücksichtigung des DK-Werts von Leiterplattenmaterialien und ihrer Variationseigenschaften bei unterschiedlichen Frequenzen. Für Anforderungen, die sich auf Hochgeschwindigkeitssignalübertragung oder Kennimpedanzsteuerung konzentrieren, DF und seine Leistung unter den Bedingungen der Frequenz, Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden untersucht.


Im Allgemeinen zeigen Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien das Gesetz großer Veränderungen der DK- und DF-Werte unter der Bedingung von Frequenzänderungen. Gerade im Frequenzbereich von 1 MHz bis 1 GHz verändern sich ihre DK- und DF-Werte deutlicher. Zum Beispiel ist der DK-Wert des allgemeinen Epoxidharz-Glasfasergewebe-basierten Substratmaterials FR-4 bei lMHz-Frequenz 4.7, während der DK-Wert auf 4.19 bei lGHz-Frequenz ändert. Über lGHz ändert sich der DK-Wert langsam. Der Änderungstrend nimmt mit zunehmender Frequenz ab, aber der Änderungsbereich ist nicht groß. Beispielsweise beträgt der DK-Wert von FR-4 bei l0GHz im Allgemeinen 4,15. Der DK-Wert von Substratmaterialien mit hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz ändert sich leicht mit der Änderung der Frequenz. Bei der Wechselfrequenz von lMHz auf lGHz bleibt DK meist im Bereich von 0,02. Sein DK-Wert weist bei unterschiedlichen Frequenzbedingungen von niedrig bis hoch einen leichten Abwärtstrend auf.


Der dielektrische Verlustfaktor DF von Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien ändert sich aufgrund des Einflusses von Frequenzänderungen insbesondere im Hochfrequenzbereich stärker als DK. Seine Veränderungsregel nimmt tendenziell zu. Daher steht bei der Bewertung der Hochfrequenzmerkmale eines Substratmaterials der Fokus seiner Untersuchung auf dessen DF-Wertänderung. Für die Substratmaterialien mit hohen Geschwindigkeits- und Hochfrequenzeigenschaften gibt es zwei verschiedene Arten von gemeinsamen Substratmaterialien. Zum einen ändert sich sein DF-Wert mit der Frequenzänderung sehr wenig. Ein anderer Typ ähnelt dem allgemeinen Substratmaterial im Änderungsbereich, aber sein DF-Wert ist niedrig.

Hochfrequenz-Leiterplatte

Wie wählt man Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien?

Bei der Auswahl der Leiterplattenmaterialien muss ein Gleichgewicht zwischen Erfüllung der Designanforderungen, Massenproduktion und Kosten erreicht werden. Kurz gesagt, die Konstruktionsanforderungen umfassen elektrische und strukturelle Zuverlässigkeit. Normalerweise ist beim Entwerfen einer sehr Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte mit einer Frequenz größer als GHz das PCB-Materialproblem wichtiger. Zum Beispiel weist das aktuelle FR-4 Material einen großen dielektrischen Verlust bei mehreren GHz Frequenzen auf, was möglicherweise nicht anwendbar ist.


Was sind die Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien von PCB?

Zum Beispiel ist das digitale Hochgeschwindigkeitssignal 10Gb/S eine quadratische Welle, die als Überlagerung von Sinuswellensignalen mit verschiedenen Frequenzen gesehen werden kann. Daher enthält 10Gb/S viele verschiedene Frequenzsignale. 5Ghz-Grundsignal, dritter Ordnung 15GHz, fünfter Ordnung 25GHz, siebter Ordnung 35GHz-Signal, etc. Die Integrität des digitalen Signals und die Steilheit der oberen und unteren Kanten sind die gleichen wie die des hochfrequenten harmonischen Teils des digitalen HF-Mikrowellensignals, der den niedrigen Verlust und die geringe Verzerrung Übertragung im Mikrowellenfrequenzband erreicht. Daher ist die Materialauswahl von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungsplatinen in vielen Aspekten den Anforderungen von HF- und Mikrowellenschaltungen ähnlich.

Im eigentlichen Maschinenbau erscheint die Auswahl von Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien einfach, aber es gibt viele Faktoren, die berücksichtigt werden müssen. Durch die Einführung dieses Artikels habe ich als Leiterplattendesigningenieur oder Hochgeschwindigkeitsprojektleiter ein gewisses Verständnis für die Eigenschaften und die Auswahl von Platten. Verstehen Sie die elektrischen Eigenschaften, thermischen Eigenschaften, Zuverlässigkeit usw. von Blechen. Und verwenden Sie den Stapel vernünftig, um ein Produkt mit hoher Zuverlässigkeit und guter Verarbeitbarkeit zu entwerfen und die Berücksichtigung verschiedener Faktoren zu optimieren.


Im Folgenden werden die wichtigsten Überlegungen zur Auswahl geeigneter Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien vorgestellt.

1. Die Herstellbarkeit von Leiterplatten.

Wie wäre es zum Beispiel mit mehrfacher Pressleistung, Temperaturleistung, CAF/Hitzebeständigkeit, mechanischer Zähigkeit, guter Zuverlässigkeit und Feuerart.

2. PCB- und Produktübereinstimmungsleistung, wie Elektrik, Leistungsstabilität, etc.

Niedriger Verlust, stabiler Dk/Df-Parameter, niedrige Dispersion, kleiner Variationskoeffizient mit Frequenz und Umgebung, kleine Toleranz der Materialdicke und des Leimgehaltes, gute Impedanzkontrolle, wenn die Verdrahtung lang ist, betrachten Sie Kupferfolie niedriger Rauheit. Darüber hinaus erfordert der Entwurf von Hochgeschwindigkeitsstrecken eine frühzeitige Simulation, und die Simulationsergebnisse sind der Referenzstandard für die Auslegung. "Xingsen Technology-Agilent High-Speed/RF Joint Laboratory" hat das Leistungsproblem der Inkonsistenz zwischen Simulationsergebnissen und Tests gelöst und hat eine Menge Closed-Loop-Verifikation von Simulation und tatsächlichen Tests durchgeführt und kann Konsistenz zwischen Simulation und tatsächlicher Messung durch einzigartige Methoden erreichen.

3. Rechtzeitige Verfügbarkeit von Leiterplattenmaterialien.

Viele Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien haben einen sehr langen Beschaffungszyklus, sogar 2-3 Monate. Neben der herkömmlichen Hochfrequenzplatte RO4350 auf Lager müssen viele Hochfrequenzplatten von Kunden bereitgestellt werden. Daher müssen Hochfrequenzplatten im Voraus mit dem Hersteller kommuniziert werden, um Materialien so schnell wie möglich vorzubereiten.

4. Kostenfaktoren von Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien.

Es hängt von der Preisempfindlichkeit des Produkts ab, ob es sich um ein Konsumprodukt oder eine Kommunikations-, Medizin-, Industrie- und Militäranwendung handelt.

5. Anwendbarkeit der Gesetze und Vorschriften, etc.

Es sollte in Umweltschutzvorschriften verschiedener Länder integriert werden, um RoHS- und halogenfreie Anforderungen zu erfüllen.

Unter den oben genannten Faktoren ist die Betriebsgeschwindigkeit der Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltung der Hauptfaktor für die PCB-Auswahl. Je höher die Schaltungsgeschwindigkeit ist, desto kleiner sollte der Df-Wert der ausgewählten Leiterplatte sein. Die Platte mit geringerem Verlust ist für 25Gb/s Digitalschaltung geeignet. Das Board mit ultra-geringem Verlust passt sich an schnellere Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen an, und seine Geschwindigkeit kann 50Gb/s oder höher sein.


Berücksichtigung des Df von Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien

Df zwischen 0.01-0.005 Leiterplatte ist für 10Gb/S Digitalschaltung geeignet.

Die Platine mit Df zwischen 0.005-0.003 eignet sich für digitale Schaltungen mit einer Obergrenze von 25Gb/S.

Die Leiterplatte mit Df nicht mehr als 0.0015 eignet sich für 50Gb/S oder sogar High-Speed-Digitalschaltungen.

Zu den gängigen Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien gehören.

1. Rogers, RO4003, RO3003, RO4350, RO5880, etc..

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

3. Panasonic, Megtron 4, Megtron 6, etc

4. Isola, 370h, FR408HR, IS620, IS680, etc

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

6. Dongguan Shengyi, Taizhou Wangling, Taixing Mikrowelle, etc


Natürlich, es gibt viele andere Hochfrequenz-Boards, wie Arlon, die im letzten Jahr von Rogers erworben wurde, und Taconic, die alle RF Mikrowellenplatine Fabriken mit garantierter Leistung.

Hier teilen wir Ihnen, wie Sie Hochfrequenzmaterialien und Hochgeschwindigkeitsmaterialien auswählen, sowie Überlegungen zum PCB-Design. Sie müssen konkrete Fälle in der praktischen Anwendung analysieren.