Fabrication de PCB de précision, PCB haute fréquence, PCB haute vitesse, PCB standard, PCB multicouches et assemblage de PCB.
L'usine de services personnalisés PCB & PCBA la plus fiable.
Technologie PCB
Analyse de l'effet de la fibre de verre des PCB dans la bande de fréquences des ondes millimétriques ​
Technologie PCB
Analyse de l'effet de la fibre de verre des PCB dans la bande de fréquences des ondes millimétriques ​

Analyse de l'effet de la fibre de verre des PCB dans la bande de fréquences des ondes millimétriques ​

2021-08-22
View:263
Author:Aure


Analysis on the glass fiber effect of PCB circuit board materials at millimeter wave frequency

Generally, Afin d'améliorer la résistance des matériaux des circuits imprimés, the most common method is to add glass fiber/Vêtements Circuits imprimés(PCB) dielectric layer. Even the thinnest PCB, Une fois la fibre de verre ajoutée, its strength can be improved. Mais à quel prix?? Quels sont les compromis de performance?? Le verre a ses propres propriétés matérielles. Lorsqu'il est combiné avec un matériau diélectrique et une feuille de cuivre de surface constituant un matériau de carte de circuit à haute fréquence, what effect does it have on the electrical performance of the circuit? Ce blog tentera de "comprendre" l'impact de la fibre de verre sur les circuits haute fréquence, especially millimeter wave circuits. Because Millimeter wave circuit boards are becoming more and more important in emerging automotive radar systems (77GHz) and fifth-generation (5G) cellular wireless communication systems.

En mélangeant la fibre de verre avec les différentes résines qui forment le matériau de la carte de circuit, la résistance et la durabilité de la carte de circuit imprimé ainsi formée seront grandement améliorées. Lorsque les circuits imprimés nécessitent une résistance mécanique élevée, une ou plusieurs couches de tissu de verre peuvent être mélangées dans un substrat diélectrique et des matériaux céramiques mélangés ensemble comme charges pour obtenir une résistance mécanique élevée. Rogers utilise cette méthode pour les stratifiés ro 4830. Cependant, la fibre de verre est généralement une structure tissée dont la constante diélectrique (DK) est supérieure à celle des matériaux diélectriques (et des charges céramiques). Les matériaux ayant des valeurs de DK différentes ne parviennent généralement pas à une distribution uniforme parfaite tout au long du processus de mélange, ce qui entraîne des variations de taille et d'espacement de DK pour les matériaux des circuits imprimés sur une petite plage. Ce changement de DK n'est peut - être pas aussi important aux fréquences RF et micro - ondes, mais il a un impact plus important aux fréquences millimétriques de plus petite longueur d'onde.

Cet effet de la fibre de verre sur les propriétés des circuits des matériaux des circuits imprimés est appelé effet de verre (gwe) ou effet de fibre (fwe). La fibre de verre est une partie renforcée du matériau PCB, ce qui contribue à la fabrication de matériaux extrêmement minces et durables pour les circuits imprimés. Les matériaux plus minces présentent des avantages évidents pour les applications nécessitant un emballage compact et sont bien adaptés aux applications de circuits à haute fréquence et à faible longueur d'onde, comme les circuits à ondes millimétriques à 28 GHz ou plus.

Analyse de l'effet de la fibre de verre des PCB dans la bande de fréquences des ondes millimétriques

Idéal, Circuits imprimés materials will include glass fiber and copper foil to achieve consistent performance. La fibre de verre n'est pas seulement le Centre d'application des ondes millimétriques, Mais cela affecte également les circuits numériques à grande vitesse, Affecte le retard de transmission et la distorsion entre les signaux adjacents, and timing differences (leading to increased bit error rates). Ce blog se concentrera sur la façon dont l'effet fibre de verre gwe affecte 77 GHz et d'autres circuits d'ondes millimétriques.

Identifier les changements

At millimeter wave frequencies, Même de petits changements dans le matériau de la carte de circuit DK peuvent entraîner des changements dans les propriétés électriques, Par exemple, retard du signal et différence de phase de la ligne de transmission. For thinner circuits, Bien que la fibre de verre augmente la résistance, it also increases Dk that is much higher than the surrounding dielectric materials. Le DK de la fibre de verre est d'environ 6.0, and the Dk of the dielectric material is about 2.1 - 2.6, Le DK total est d'environ 3.0 can be obtained after mixing. Fibre de verre/Tissu used to form a high frequency PCB is usually not a perfect grid, Possibilité de déformation due au transport et à la manutention avant la fabrication des matériaux des circuits imprimés.

De plus, le câblage des circuits sur des matériaux PCB à haute fréquence peut également entraîner un effet de fibre de verre qui affecte plus ou moins les performances de l'ensemble du circuit. Le tissu de verre est tissé à partir de fibre de verre et son motif présente les caractéristiques suivantes: dans la petite zone du matériau de la planche, il y a des endroits où la fibre de verre est entrelacée et superposée, mais il y a des endroits où il y a des vides et il n'y a pas de fibre de verre. Les différences de performance des lignes de transmission se produisent dans les zones où ces fibres de verre sont entrelacées. La zone avec plus de fibres de verre est appelée « zone du faisceau articulaire des doigts », tandis que la zone avec moins de fibres de verre est appelée « zone ouverte du faisceau ». La valeur DK de la « zone d'intersection de la mâchoire» sera supérieure à la « zone d'ouverture du faisceau» avec moins de fibre de verre. En raison de la nature mixte du matériau de la carte de circuit, la ligne de transmission peut passer à travers la zone de haute fibre de verre, la zone sans verre, ou les deux zones simultanément en forme de "zigzag", ce qui conduit la même ligne de transmission à travers différents endroits de DK. Les performances varient considérablement.

Les effets de la fibre de verre deviennent de plus en plus importants à mesure que la fréquence augmente ou que la vitesse numérique augmente, et les développeurs de matériaux de circuits imprimés tentent de minimiser ces effets en utilisant différents types de fibres de verre et de motifs. Les différents types de fibres de verre suivants sont couramment utilisés dans les circuits à ondes millimétriques: tissu de verre tressé équilibré à ouverture 106, tissu de verre tressé déséquilibré à ouverture 1080 et tissu de verre tressé équilibré à ouverture 1078. Les trois fibres de verre sont relativement minces. Dans ce cas, le tissage "équilibré" se réfère au rapport entre l'épaisseur et la densité de la chaîne de verre sur l'axe X de la fibre de verre et de la trame sur l'axe Y. La zone d'ouverture entre les faisceaux de fils de fibre de verre peut avoir une géométrie différente, mais l'épaisseur et la densité des fils de fibre de verre déterminent s'ils sont équilibrés. 1078 le tissu de verre a une structure tissée à ouverture de fibre plate, répartie uniformément dans le matériau sans ouverture de fibre; Bien que les tissus de verre 106 et 1080 aient des matériaux différents, il y a des ouvertures entre les fibres de verre tressées.

Différence de 77 GHz

L'étude de différents types de matériaux de circuits imprimés en fibre de verre montre que les circuits de lignes de transmission sont situés dans différentes "zones transversales" et "zones ouvertes du faisceau lumineux" en fibre de verre, et leurs performances seront très différentes. Les circuits de mesure sont conçus à partir de trois types typiques de matériaux de panneaux de verre. Le matériau utilise du cuivre estampé pour minimiser l'effet de la rugosité de la Feuille de cuivre et est mesuré à l'aide d'un analyseur de réseau en sélectionnant les circuits à travers la « zone de croisement» et la « zone ouverte du faisceau». Les paramètres mesurés comprennent le retard de groupe, le retard de propagation et la réponse angulaire de phase de chaque circuit, ainsi que les différences de performance qui en résultent, afin de mieux comprendre comment différentes fibres de verre et différentes structures de tressage de verre produisent différentes valeurs de DK dans le circuit.

Dans cette expérience, on a utilisé du PTFE de 4 mm d'épaisseur, du cuivre non emballé et estampé, ainsi qu'une combinaison de trois types différents de tissus de verre. Le matériau de la carte de circuit en fibre de verre modèle 1078 a une configuration plate et équilibrée qui minimise la différence entre la direction de la « zone d'intersection » du circuit et la direction de la « zone d'ouverture du faisceau ». Les résultats des essais montrent que la différence de phase à 77 GHz n'est que de 20 degrés.

Comment les performances des deux autres fibres de verre sont - elles comparées? Même tôle de cuivre laminée non remplie en PTFE de 4 Mil d'épaisseur. La fibre de verre de type 106 utilisée a une structure ouverte et équilibrée. À 77 GHz, la différence moyenne d'angle de phase entre la direction de la zone d'intersection de la mâchoire et la direction de la zone ouverte du faisceau est de 100 degrés. Le tissu de verre de type 1080 utilisé dans le même matériau de circuit a une structure ouverte et déséquilibrée, et la différence moyenne d'angle de phase du circuit à 77 GHz est de 149 degrés.

Quelles sont les différences dans le matériau DK des circuits imprimés causées par ces différences dues à l'effet de la fibre de verre? Les résultats du même circuit ci - dessus montrent que la différence entre le circuit « zone de l'élément transversal de la mâchoire de direction» et le circuit « zone ouverte de l'élément transversal» correspond à une variation de DK d'environ 0,02 pour le circuit utilisant 1078 tissu de verre. En utilisant le type 106 de tissu de verre, la différence de DK est relativement grande, soit 0,09. La différence maximale de DK correspondant au circuit utilisant le type 1080 de tissu de verre est de 0,14.

Pour les stratifiés de circuits utilisant une seule couche de fibre de verre, l'effet de la fibre de verre est plus prononcé que pour les stratifiés de verre multicouches, car l'empilement moyen de plusieurs couches de fibre de verre permettra une distribution plus uniforme du verre. Pour les circuits à ondes millimétriques, les longueurs d'onde sont très petites, les circuits habituels sont très minces et le matériau n'est généralement renforcé que par une seule couche de fibre de verre. Dans ce cas, l'effet fibre de verre a un effet plus important sur la performance du circuit. Les stratifiés avec charges (p. ex., céramiques) ont ce matériau supplémentaire (DK est situé entre DK du verre et DK du système de résine) et, bien qu'il ne puisse pas résoudre complètement l'effet de fibre de verre, il rendra DK plus uniforme sur le matériau de la carte de circuit dans une certaine mesure afin de réduire l'effet de fibre de verre à haute fréquence. Par exemple, le stratifié ro4830mm produit par Rogers Corporation est un tel matériau de circuit avec 1078 morceaux de tissu de fibre de verre ouvert plat et de remplissage céramique.

De plus, le stratifié ro 3003 de Rogers ne contient pas de tissu de verre et est l'un des matériaux couramment utilisés pour les circuits à ondes millimétriques. Il s'agit d'un matériau contenant des BPC remplis de céramique avec une tolérance DK de 3,00 et DK contrôlée à ± 0,04. Cette cohérence DK est essentielle pour les paires différentielles dans les circuits à ondes millimétriques et les circuits numériques à grande vitesse.

Enlèvement de la fibre de verre

Une façon d'éviter complètement l'effet de la fibre de verre est d'utiliser un matériau de carte de circuit sans fibre de verre/cloth. Especially for automotive radar circuits such as the use of 77GHz millimeter waves, Il est préférable d'utiliser des matériaux à haute fréquence sans fibre de verre plutôt que des matériaux renforcés de fibre de verre.. La dernière carte de circuit ro3003g2 de Rogers est également un matériau sans tissu de verre. Les résultats des essais montrent qu'il a des performances très uniformes entre les différentes cartes de circuits à la fréquence des ondes millimétriques., such as consistent microstrip transmission line impedance.

Lorsqu'il s'agit de changements d'impédance, other materials or circuit parameters, Par exemple, changement de largeur du conducteur, Épaisseur du cuivre, and substrate thickness, Peut également entraîner des changements dans l'impédance de la ligne de transmission. Cependant,, Nouvelles publications Ro3003g2 High Frequency Board material completely eliminates the glass fiber effect factor that affects circuit impedance or performance changes, Ceci est essentiel pour les fréquences 77 GHz et plus.

Note: ce blog est basé sur le rapport de webinaire de l'auteur original "Aperçu de l'influence du tissage du verre sur la performance des PCB à ondes millimétriques" (aperçu de l'influence du tissage du verre sur la performance des PCB à ondes millimétriques).

Avez - vous des problèmes avec la conception ou l'usinage? Les experts de Rogers peuvent vous aider. Vous pouvez maintenant vous connecter au centre de soutien technique, le site Web officiel de Rogers, et contacter un ingénieur pour obtenir de l'aide.