Que sont les matériaux PCB haute vitesse ?
En raison du développement de la technologie et des systèmes de communication cellulaire 5G, la création de haut débit numérique est de plus en plus importante. Pour les PCB à grande vitesse, ils doivent être capables de fournir d'excellentes performances en termes de transmission de signal et de fréquence car ils doivent gérer les caractéristiques mécaniques et électriques sans entraver leurs capacités opérationnelles.
La la principale préoccupation des circuits imprimés à grande vitesse est de savoir comment maintenir l'intégrité des signaux numériques sur une large gamme de fréquences à grande vitesse. La raison en est qu'un signal à grande vitesse est un signal carré composé d'une combinaison de plusieurs ondes sinusoïdales. Un signal numérique à grande vitesse contient un signal fondamental, un signal de troisième harmonique, un signal de cinquième harmonique, un signal de septième harmonique et de nombreux autres signaux harmoniques supplémentaires de fréquences plus élevées. Par conséquent, il est essentiel de transférer les signaux à ondes millimétriques (MMW) avec la perte et la distorsion les plus faibles possibles afin de maintenir l'intégrité d'un signal numérique et la netteté de ses temps de montée et de descente.
Que devez-vous savoir sur les matériaux PCB pour la conception à grande vitesse ?
Si nous choisissons matériaux inappropriés pour les matériaux de PCB à grande vitesse, cela entraînera de mauvais trous métallisés et même des discontinuités d'impédance dans les lignes de transmission sur les PCB multicouches. Par conséquent, les concepteurs utilisent une série de paramètres de matériaux tels que le facteur de dissipation (Df) et la constante diélectrique (Dk) À déterminer l'adéquation des matériaux PCB à haute vitesse car ils sont liés aux performances à haute fréquence. Par exemple, par rapport à un matériau à perte moyenne avec un facteur de dissipation de 0.010, un matériau à faible perte avec un facteur de dissipation de 0.005 ou même inférieur est plus adapté aux signaux numériques à des vitesses de 10 Gbps. Dans les PCB à grande vitesse, le facteur de dissipation (Df) est une mesure des problèmes de perte, de l'intégrité du signal et de la minimisation de la distorsion du signal. Quant à la constante diélectrique (Dk), il affecte principalement l'impédance des lignes de transmission sur le substrat, modifiant ainsi les performances des circuits numériques à grande vitesse.
Pourquoi devriez-vous éviter FR-4?
Le FR-4 est un matériau PCB préféré dans de nombreuses applications, mais il n'est pas acceptable en tant que matériau PCB pour les circuits numériques à grande vitesse et les signaux micro-ondes et millimétriques.. La raison principale est que le matériau FR-4 ne peut pas introduire de manière satisfaisante la perte d'insertion et la distorsion. Afin de sélectionner le matériau approprié pour les PCB à grande vitesse, le concepteur commence par la constante diélectrique (Dk). Ainsi, les fournisseurs de matériaux décrivent leurs matériaux selon les aspects suivants : constante diélectrique dans l'axe z ou le plan xy et à une fréquence de test typique telle que 1 GHz. De plus, les conceptions à grande vitesse ont une exigence élevée en canaux tels qu'une correspondance étroite avec la phase et l'amplitude. Pour terminer, Les matériaux PCB capables de gérer des signaux numériques à haute vitesse doivent être capables de gérer des signaux riches en contenu harmonique. L'époxy amélioré est un matériau avec de meilleures propriétés électriques, qui convient aux PCB multicouches à grande vitesse. Les applications utilisant des circuits imprimés à grande vitesse comprennent les serveurs, les routeurs, les réseaux de stockage, les amplificateurs de puissance, les modules émetteurs-récepteurs et les canaux de données à grande vitesse.
Matériau PCB haute vitesse – que choisir ?
Il existe deux matériaux de PCB haute vitesse typiques : Rogers 4350B et Megtron 6, les deux sont des matériaux à faible perte avec un faible facteur de dissipation similaire (Df) et la constante diélectrique (Dk) valeurs. Les deux matériaux sont à base de résines hydrocarbonées et sont plus coûteux que les stratifiés FR-4 ordinaires. Aucun de ces stratifiés ne peut être recouvert d'un quart d'once de cuivre. Afin d'éviter la réflexion du signal haute fréquence, ils sont disponibles avec des feuilles à profil bas. Pour Rogers 4350B, il est beaucoup plus cher que Megtron 6 car les préimprégnés utilisés pour le noyau Rogers 4350 nécessitent une pression plus élevée, et le matériau du noyau Rogers 4350 est idéalement plat et reproductible, ce qui facilite le contrôle de l'impédance. En ce qui concerne le Megtron 6, les stratifiés de Megtron 6 sont comme les matériaux FR-4 conventionnels, qui n'impliquent pas de pression, de température, de mouvement ou de temps de durcissement incompatibles. Dans l'empilement, la carte hybride peut être construite en un seul stratifié avec une couche interne de matériau FR-4 moins coûteux et une couche externe ou plusieurs couches de Megtron 6 à l'aide d'une feuille ou d'une structure de capuchon. De plus, une plus large sélection de matériau de noyau Megtron 6, d'épaisseur de préimprégné et de teneur en résine simplifie le développement de l'empilement et le contrôle de l'impédance. Les applications de Rogers 4350B sont les radars et capteurs automobiles, etc. Les applications de Megtron 6 sont le transfert et l'informatique à grande vitesse, etc.
Vérifiez également: Propriétés des matériaux PCB
Vous avez encore des questions sur les matériaux haute vitesse pour PCB ? Contactez nos ingénieurs dès aujourd'hui : tech@orientdisplay.com ou visitez notre page PCB.
Référence:
https://www.royalcircuits.com/wp-content/uploads/2020/09/High-Speed-Materials-for-PCBs-Final.pdf