Czym są materiały PCB o dużej prędkości?
Ze względu na rozwój technologii i systemów komunikacji komórkowej 5G coraz większego znaczenia nabiera tworzenie szybkich technologii cyfrowych. W przypadku szybkich płytek drukowanych muszą być w stanie zapewnić doskonałą wydajność w zakresie transmisji sygnału i częstotliwości ponieważ są one wymagane do obsługi charakterystyk mechanicznych i elektrycznych bez ograniczania ich zdolności operacyjnych.
Połączenia głównym problemem szybkich płytek drukowanych jest zachowanie integralności sygnałów cyfrowych w szerokim zakresie szybkich częstotliwości. Powodem jest to, że szybki sygnał jest sygnałem prostokątnym złożonym z kombinacji kilku fal sinusoidalnych. Szybki sygnał cyfrowy zawiera sygnał podstawowy, sygnał trzeciej harmonicznej, sygnał piątej harmonicznej, sygnał siódmej harmonicznej i wiele innych sygnałów dodaje harmoniczne o wyższych częstotliwościach. W związku z tym istotne jest przesyłanie sygnałów fal milimetrowych (MMW) z możliwie najmniejszymi stratami i zniekształceniami, aby zachować integralność sygnału cyfrowego oraz ostrość jego czasów narastania i opadania.
Co powinieneś wiedzieć o materiale PCB do szybkiego projektowania?
Jeśli wybierzemy nieodpowiednie materiały na materiał PCB o dużej prędkości, spowoduje to słabe platerowanie otworów przelotowych, a nawet nieciągłości impedancji w liniach transmisyjnych na wielowarstwowej płytce drukowanej. Dlatego projektanci stosują szereg parametrów materiałowych, takich jak współczynnik rozproszenia (Df) i stałą dielektryczną (Dk) Do określić przydatność materiałów PCB o dużej prędkości, ponieważ są one związane z wydajnością wysokiej częstotliwości. Na przykład, w porównaniu z materiałem o średniej stratności i współczynniku rozproszenia 0.010, materiał o małej stratności ze współczynnikiem rozproszenia 0.005 lub nawet niższym jest bardziej odpowiedni dla sygnałów cyfrowych przy prędkościach 10 Gb/s. W szybkich płytkach drukowanych współczynnik rozpraszania (Df) jest miarą problemów ze stratami, integralnością sygnału i minimalizacją zniekształceń sygnału. Co do stałej dielektrycznej (Dk), wpływa głównie na impedancję linii transmisyjnych na podłożu, zmieniając w ten sposób wydajność szybkich obwodów cyfrowych.
Dlaczego powinieneś unikać FR-4?
FR-4 jest preferowanym materiałem PCB w wielu zastosowaniach, ale nie jest akceptowalny jako materiał PCB dla szybkich obwodów cyfrowych oraz sygnałów mikrofalowych i fal milimetrowych. Głównym powodem jest to, że materiał FR-4 nie może w zadowalający sposób wprowadzać strat wtrąceniowych i zniekształceń. W celu doboru odpowiedniego materiału na szybkie PCB, projektant zaczyna od stałej dielektrycznej (Dk). Dlatego dostawcy materiałów opisują swoje materiały według następujących aspektów: stałej dielektrycznej w osi z lub w płaszczyźnie xy i przy typowej częstotliwości testowej, takiej jak 1GHz. Co więcej, konstrukcje o dużej prędkości mają wysokie wymagania w kanałach, takie jak ścisłe dopasowanie do fazy i amplitudy. Wreszcie, Materiały PCB zdolne do obsługi szybkich sygnałów cyfrowych muszą być w stanie zarządzać sygnałami bogatymi w zawartość harmoniczną. Ulepszona żywica epoksydowa to materiał o lepszych właściwościach elektrycznych, który nadaje się do wielowarstwowych szybkich płytek drukowanych. Aplikacje wykorzystujące szybkie PCB obejmują serwery, routery, sieci pamięci masowej, wzmacniacze mocy, moduły nadawczo-odbiorcze i szybkie kanały danych.
Materiał PCB o dużej prędkości – co wybrać?
Istnieją dwa typowe materiały PCB o dużej szybkości: Rogers 4350B i Megtron 6oba są materiałami niskostratnymi o podobnym niskim współczynniku rozproszenia (Df) i stałą dielektryczną (Dk). Oba materiały są oparte na żywicach węglowodorowych i są droższe niż zwykłe laminaty FR-4. Żaden z tych laminatów nie może być pokryty ćwierć uncji miedzi. Aby zapobiec odbiciu sygnału o wysokiej częstotliwości, są one dostępne z foliami niskoprofilowymi. W przypadku Rogers 4350B jest znacznie droższy niż Megtron 6, ponieważ prepregi stosowane w rdzeniu Rogers 4350 wymagają wyższego ciśnienia, a materiał rdzenia Rogers 4350 jest idealnie płaski i powtarzalny, co pomaga w kontroli impedancji. Jeśli chodzi o Megtron 6, laminaty Megtron 6 są jak konwencjonalne materiały FR-4, które nie wymagają niezgodnego ciśnienia, temperatury, ruchu lub czasu utwardzania. W stosie płyta hybrydowa może być wykonana z pojedynczego laminatu z wewnętrzną warstwą tańszego materiału FR-4 i zewnętrzną warstwą lub wieloma warstwami Megtron 6 przy użyciu folii lub struktury nasadki. Ponadto szerszy wybór materiału rdzenia Megtron 6, grubości prepregu i zawartości żywicy upraszcza tworzenie stosów i kontrolę impedancji. Zastosowania Rogers 4350B to radar samochodowy i czujnik itp. Zastosowania Megtron 6 to szybki transfer i obliczenia itp.
Sprawdź także: Właściwości materiału PCB
Masz więcej pytań na temat materiałów o dużej prędkości do PCB? Skontaktuj się z naszymi inżynierami już dziś: tech@orientdisplay.com lub odwiedzić naszą firmę Strona PCB.
Numer referencyjny:
https://www.royalcircuits.com/wp-content/uploads/2020/09/High-Speed-Materials-for-PCBs-Final.pdf