Tecnologia RF - Perché il valore DK costante dielettrico di FR4 della fabbrica di pannelli rigidi-flessibili è irregolare?

Recentemente, il cliente della fabbrica di schede rigide-flex ha specificato che la costante dielettrica di FR4 deve essere 4,5. Tuttavia, il produttore non può garantire un valore DK così accurato per FR4. Oggi vi spiegherò perché il valore della costante dielettrica (DK) di FR4 (laminato rivestito di rame epossidico in fibra di vetro) è solitamente contrassegnato tra 4.2-4.8?

L'aggiunta di vetro tessuto al materiale del circuito stampato (PCB) può aumentare la resistenza strutturale del materiale. Questo aiuta ad aumentare la stabilità meccanica del materiale laminato, ma questo ha qualche effetto sul comportamento elettrico del materiale? Uno dei problemi classici con le schede PCB laminate rinforzate con vetro intrecciato è che l'"effetto tessitura del vetro" può influenzare negativamente le prestazioni elettriche dei circuiti ad alta velocità o ad alta frequenza elaborati su questi laminati.

A seconda dello specifico sistema resinoso del laminato in fibra di vetro, la costante dielettrica (Dk) di questo materiale varia effettivamente con la posizione in modo molto piccolo periodico. Queste piccole aree con diversi valori di Dk possono essere causate dalla struttura fisica unica di tessitura delle fibre di vetro, in cui il tessuto tessuto in fibra di vetro è tessuto da fasci di fibra di vetro e ci sono piccole aree aperte tra i fasci di vetro. Tra loro, il Dk del fascio di fibra di vetro è di solito circa 6, e il Dk del laminato nell'area aperta tra i fasci è molto inferiore a quello del fascio di fibra di vetro, di solito circa 3. Poiché l'impedenza delle linee di trasmissione ad alta velocità / ad alta frequenza è fortemente dipendente da Dk, il cambiamento del valore Dk è sempre stato un problema per gli ingegneri di progettazione di circuiti che utilizzano laminati di vetro intrecciato.

I prepreg e i laminati rivestiti in rame sono quelli che spesso chiamiamo pannelli PP e core. Il mezzo è una miscela di resina epossidica e tessuto in fibra di vetro. (Circuito stampato rigido)

Ci sono molti tipi di panno di vetro, ognuno dei quali ha diversi spessori e dimensioni di tessitura. Di seguito è riportato un elenco di alcuni modelli di fibra di vetro comunemente utilizzati nella fabbrica di schede rigide-flex. Si può vedere il tessuto in fibra di vetro a griglia molto intuitivo. Alcuni modelli hanno grandi finestre vuote, e alcuni modelli hanno finestre vuote molto piccole.

Per l'impatto specifico dell'effetto fibra di vetro, vedere la legenda sottostante, che sono l'impatto sull'impedenza, l'impatto sul ritardo e l'impatto sulla perdita.

Va notato che l'effetto fibra di vetro ha il maggiore impatto sulle tracce lunghe ad alta velocità e i sistemi a bassa velocità o tracce molto brevi possono essere ignorati.

Ecco un esempio per illustrare come la fibra di vetro influisce sul circuito di trasmissione a microstrappo: Consideriamo un laminato rivestito di rame su due lati con l'alto e il basso (trasmissione del segnale e piano di terra a microstrappo) e la sua direzione dell'asse Z (spessore) a 10GHz La costante dielettrica DK è 3,0. Solitamente a frequenze più elevate, come le frequenze d'onda millimetriche (30GHz e superiori), i cambiamenti in DK influenzeranno le prestazioni del materiale. Ad esempio, un quarto di lunghezza d'onda di un segnale che si propaga attraverso un circuito a 77 GHz è di circa 0,024 pollici, il che significa che un ottavo di lunghezza d'onda è di circa 0,012 pollici. Teoricamente parlando, quando le onde elettromagnetiche (EM) incontrano qualsiasi tipo di cambiamento DK nel loro mezzo di propagazione ad una lunghezza d'onda superiore a un quarto della frequenza di interesse, la propagazione delle onde elettromagnetiche sarà interrotta e potrebbe verificarsi risonanza.

L'esperienza pratica mostra che anche anomalie piccole fino a un ottavo della lunghezza d'onda possono causare problemi di propagazione delle onde elettromagnetiche. I laminati di circuito con lunghezza d'onda pari o superiore a un ottavo nel fascio di vetro o vetro possono essere soggetti alla distribuzione del fascio di vetro (e alla corrispondente variazione Dk) con conseguente prestazione irregolare. Dati i tipi di vetro che possono essere utilizzati per rinforzare diversi circuiti laminati, non è raro che alcuni di questi tipi di vetro abbiano spazi di un ottavo di lunghezza d'onda o superiore a 77 GHz (0,012 pollici).

Probabilmente significa: l'onda millimetrica ha una piccola lunghezza d'onda, e quando la sua dimensione è equivalente al "gap" della fibra di vetro FR4, la fluttuazione della sua DK cambierà notevolmente. Questo è uno dei motivi per cui FR4 non è adatto per circuiti ad onde millimetriche.

Per quanto riguarda le contromisure, si tratta principalmente di selezione del materiale, di evitare la progettazione e di evitare la produzione. elusione della selezione dei materiali:

1: Utilizzare panno in fibra di vetro con piccole finestre vuote. Conosciuto anche come panno di vetro piatto, panno di fibra aperta, ecc Evitare dalla fonte l'esistenza di fluttuazioni nella costante dielettrica efficace della finestra vuota del panno di fibra di vetro. Ad esempio: 1067/1078/2116, ecc.

2: Utilizzare più sovrapposizioni PP per ridurre la probabilità di esposizione della finestra. Il metodo è fattibile. A meno che il supporto non sia più spesso e richieda sovrapposizioni multiple di PP, la mia opinione personale non è buona come la prima. Uno è il costo, e l'altro è che è facile scivolare quando più di tre fogli PP sono fabbricati.

3: Utilizzare il panno di fibra di vetro costante dielettrico basso per ridurre la differenza nella costante dielettrica tra fibra di vetro e resina epossidica e ridurre la differenza nella costante dielettrica efficace dentro e fuori la finestra vuota. Nota: Il panno in fibra di vetro costante dielettrico basso è solitamente dotato solo di fogli di perdita ultra-bassa. In altre parole, si dice spesso che il foglio ad alta velocità abbia un costo elevato.

elusione del progetto:

1: Segnali importanti vanno con linee con un certo angolo, 3°, 7°, 11°, ecc., fondamentalmente non aumentano il costo, ma il layout è più difficile da fare, penso che tutti i partner di layout abbiano già tenuto questo odio nei piccoli.

2: Il layout dell'angolo di rotazione dei segnali importanti aumenta la difficoltà di progettazione. Il piccolo trucco è quello di ruotare il chip nel suo complesso dopo FANOUT.

3: Dopo il disegno normale, ruotare il puzzle di 7Â ° durante il puzzle. Ciò equivale ad un'operazione di cablaggio a 7° a pagina intera.

Evitare la produzione:

Il design normale consente alla fabbrica di pannelli rigidi-flex di ruotare il materiale durante la produzione. Il bordo del centro che usiamo è tagliato dal grande materiale. Il materiale grande è quadrato. Il taglio rotatorio ridurrà inevitabilmente il tasso di utilizzo del bordo e PP deve anche utilizzare fogli più grandi. Aumenterà i costi di produzione.