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Technique RF
Introduction aux PCB à haute fréquence et aux matériaux à grande vitesse
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Introduction aux PCB à haute fréquence et aux matériaux à grande vitesse

Introduction aux PCB à haute fréquence et aux matériaux à grande vitesse

2021-08-13
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Author:Fanny

1., high-frequency and high-speed board material introduction

When selecting the substrate used for PCB haute fréquence, Les caractéristiques de variation du matériau DK à différentes fréquences doivent être étudiées en particulier.. For the requirements of high-speed signal transmission or characteristic impedance control, DF et ses performances en fréquence, temperature, La température et l'humidité ont été principalement étudiées..


Under the condition of frequency change, Les valeurs DK et DF du substrat général varient considérablement. Especially in the frequency from 1MHz to 1GHz, Leurs valeurs de DK et de DF varient plus fortement. Par exemple:, the general type epoxy resin glass fiber fabric substrate material (general type FR-4) has a DK value of 4.7. à 1 MHz, and a DK value change of 4.19 à 1 GHz. Plus de 1 GHz, its DK value changes gently. Par exemple:, at l0GHz, La valeur DK de fr - 4 est 4.15 ans.. For substrate materials with high-frequency and high-speed board, La valeur DK ne change pas beaucoup lorsque la fréquence change. When the frequency changes from 1MHz to 1GHz, La valeur DK varie principalement dans la plage de 0.14.. The DK value has a slightly decreasing tendency in different frequency conditions from low to high.

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The medium loss factor (DF) of the general substrate material is influenced by the frequency change (especially the change in the high-frequency range), and the change of DF value is larger than that of DK. La loi du changement tend à augmenter. Therefore, Lors de l'évaluation des propriétés à haute fréquence des matériaux du substrat, L'enquête devrait se concentrer sur les changements dans la valeur du FD. Pour les matériaux de substrat à haute vitesse et à haute fréquence, there are two different types of general substrate materials in terms of the variation characteristics at high frequency. One type of substrate material has a very small change in (DF) value with the change of frequency. There is also a kind of substrate material in the range of change that is similar to the general type, but its (DF) value is lower.


2, PCB haute fréquence Et le tissu de fibre de verre à grande vitesse

Les matériaux renforcés de fibres de verre sont les principaux porteurs de résistance mécanique des composites. En général, sa constante diélectrique est plus élevée que celle de la matrice de résine et sa teneur en volume est plus élevée dans les composites. Le tissu traditionnel en fibre de verre e est utilisé dans la production de panneaux de cuivre fr - 4. Bien que le tissu e - fibre de verre ait de bonnes propriétés complètes et un prix idéal, sa faible propriété diélectrique et sa haute constante diélectrique (6,6) affectent son application dans le domaine de la haute fréquence et de la haute vitesse.


Actuellement, the composition of glass fiber fabric with silicate composition produced in all countries in the world is roughly the same, Sa composition de base est SiO2, A1203, Système ternaire Cao, Faible fluctuation du pourcentage de poids corporel. At room temperature, Silicone, boron oxygen, Les ions alumino - squelettiques sont à peine conducteurs. However, Lorsque le réseau est plein de cations, especially alkali metal ions, Rupture de la structure du réseau à l'ion métallique alcalin, forming weakly linked ions and generating thermionic polarization. C'est le principal facteur qui affecte les propriétés diélectriques du verre. At present, La fibre de verre non alcaline est généralement utilisée, whose dielectric constant is 7.2 (1 MHz), Insatisfaction Carte de circuit haute fréquence et haute vitesse.


The first option is confounding. Sauf e fibre de verre, there is also D glass fiber (DK= 4.7, L MHz), Q glass fiber (DK= 3.9, L MHz), D glass fiber, Et q fibre de verre. Although they have excellent dielectric properties, they have two major disadvantages: (1) poor machinability, wear on the bit (2) high cost, Le verre assez bon marché coûte plus de 10 fois plus cher, use alone is not appropriate. En choisissant raisonnablement différents types de fibres de verre, it is required not only to ensure excellent low dielectric properties and processing properties but also to solve the cost problem of industrial production.


3. Introduction à l'emballage des substrats à haute fréquence et à grande vitesse

Les matériaux de remplissage utilisés dans la fabrication de substrats à haute fréquence sont les matériaux chimiques utilisés comme charges de résine dans la composition du substrat, à l'exception des matériaux renforcés de fibres.. Proportion du matériau de remplissage dans toute la résine de base, Variété, surface treatment technology, Attendez un peu!, all affect the dielectric constant of the substrate material.


Les charges inorganiques sont couramment utilisées: talc, kaolin, hydroxyde de magnésium, hydroxyde d'aluminium, poudre de silicium, alumine, etc. l'ajout de charges peut efficacement réduire l'absorption d'humidité des produits, améliorer la résistance à la chaleur des tôles, et peut également réduire le coefficient de dilatation thermique des tôles. Lors du choix de l'emballage, il faut tenir compte de facteurs tels que la résistance à la chaleur, la répartition granulométrique, la dureté, le traitement de surface et l'utilisation de dispersants. À cette fin, Hitachi Chemical a mis au point et appliqué une nouvelle technologie de système de contrôle d'interface qui permet d'obtenir une grande dispersion et une grande adhérence à l'interface entre le remplissage et la résine. Il surmonte les problèmes d'accumulation dans la résine, tels que l'agglomération, la faible dispersion et les vides après la formation de la plaque.


4. Introduction de résine de substrat à haute fréquence et à grande vitesse

Les matériaux renforcés de fibres de verre sont les principaux porteurs de résistance mécanique des composites. En général, sa constante diélectrique est plus élevée que celle de la matrice de résine et sa teneur en volume est plus élevée dans les composites. Le tissu traditionnel en fibre de verre e est utilisé dans la production de panneaux de cuivre fr - 4. Bien que le tissu e - fibre de verre ait de bonnes propriétés complètes et un prix idéal, sa faible propriété diélectrique et sa haute constante diélectrique (6,6) affectent son application dans le domaine de la haute fréquence et de la haute vitesse.


À l'heure actuelle, les compositions des tissus de fibre de verre silicatée produits dans le monde entier sont essentiellement les mêmes, et les compositions de base sont les systèmes TERNAIRES SiO2, A1203 et Cao, avec une faible fluctuation en pourcentage du poids. À température ambiante, les ions silicium - oxygène, bore - oxygène et alumine - oxygénate - squelette sont peu conducteurs. Cependant, lorsque le réseau est rempli de cations, en particulier d'ions métalliques alcalins, la structure du réseau des ions métalliques alcalins est brisée, formant des ions faiblement liés et produisant une polarisation thermoélectronique. C'est le principal facteur qui influence les propriétés diélectriques du verre. À l'heure actuelle, la fibre de verre e non alcaline, dont la constante diélectrique est de 7,2 (1 MHz), ne peut pas répondre aux exigences des circuits haute fréquence et haute vitesse.


La résine Cyanate - ester est une matrice de résine à haute performance développée à la fin des années 1970. Sous l'action de la chaleur ou du catalyseur, la résine ce est cyclisée et taillée pour former des macromolécules de structure de réseau à haut degré de liaison croisée contenant des cycles Triazine. La résine ce curable possède de nombreuses excellentes propriétés: faible coefficient diélectrique (2,8 - 3,2) et angle de perte diélectrique minimal tangent (0002 - 0008); Haute résistance à la chaleur (Tg de 240 °C à 290 °C); Faible hygroscopicité (< 1,5%); Faible coefficient de dilatation thermique; Excellentes propriétés mécaniques et adhésives. Mais la ténacité de la résine ce est faible et la température de durcissement est trop élevée. La résine ce modifiée par la résine bismaléimide est l'exemple le plus réussi d'application de la modification de la résine ce dans les tôles de cuivre à haute fréquence et à grande vitesse, souvent appelées résines bt.


La résine époxy traditionnelle contient beaucoup de groupes polaires, and its dielectric properties are poor. Les méthodes habituelles de modification comprennent l'augmentation du nombre de chaînes secondaires., increasing the free volume of the material, Réduire la concentration des groupes polaires; La structure à double liaison de la résine époxy rend la molécule de résine difficile à tourner; Ou introduction de groupes ou de résines polymères non polaires occupant de grands volumes spatiaux PCB haute fréquence Et des plaques à grande vitesse pour réduire la teneur en groupes polaires, improve its dielectric properties.