例如,10Gb/s的高速數(shù)字信號是方波,可以將其視為不同頻率正弦波信號的疊加。因此,10Gb/s包括許多不同的頻率信號:5GHz的基頻信號、三階15GHz、五階25ghz、七階35GHz信號,等。保持數(shù)字信號的完整性和上下邊緣的陡度與射頻微波的低損耗和低失真?zhèn)鬏敚〝?shù)字信號的高頻諧波部分到達微波頻帶)相同。因此,在許多方面,高速數(shù)字電路PCB的材料選擇與射頻微波電路相似。
高頻高速板材選擇方法
在實際工程操作中,高頻板的選擇看似簡單,但仍有許多因素需要考慮。通過本文的介紹,作為PCB設(shè)計工程師或高速項目負責人,我對板材的特性和選擇有了一定的了解。了解板材的電氣性能、熱性能和可靠性。合理使用層壓,設(shè)計出可靠性高、加工性能好的產(chǎn)品,并對各種因素進行優(yōu)化考慮。
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:
例如,多重壓制性能、溫度性能、CAF/耐熱性、機械韌性(附著力)(良好的可靠性)和防火等級如何;
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)計的參考標準。“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。
損耗低,Dk/DF參數(shù)穩(wěn)定,色散低,隨頻率和環(huán)境的變化系數(shù)小,材料厚度和膠含量的公差小(良好的阻抗控制)。如果布線較長,則考慮低粗糙度銅箔。另一方面,在高速電路設(shè)計的早期階段需要進行仿真,仿真結(jié)果是設(shè)計的參考標準?!芭d森科技-安捷倫(高速/射頻)聯(lián)合實驗室”解決了模擬結(jié)果與測試不一致的性能問題。它對仿真和實際測試進行了大量的閉環(huán)驗證,并通過獨特的方法實現(xiàn)了仿真和實際測量的一致性。
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。
在上述因素中,高速數(shù)字電路的運行速度是PCB選擇中考慮的主要因素。電路速度越高,選擇的pcbdf值應(yīng)越小。中低損耗電路板適用于10Gb/s數(shù)字電路;低損耗板適用于25gb/s數(shù)字電路;超低損耗的平板將適應(yīng)更快的高速數(shù)字電路,其速度可以達到50GB/s或更高。
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。
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