O que são materiais PCB de alta velocidade?
Devido ao desenvolvimento da tecnologia e dos sistemas de comunicação celular 5G, a criação de digital de alta velocidade é cada vez mais importante. Para PCB de alta velocidade, eles devem ser capazes de fornecer excelente desempenho em termos de transmissão de sinal e frequência uma vez que eles são obrigados a lidar com características mecânicas e elétricas sem impedir suas capacidades operacionais.
A A maior preocupação do PCB de alta velocidade é como manter a integridade dos sinais digitais em uma ampla faixa de frequências de alta velocidade. A razão é que um sinal de alta velocidade é um sinal de onda quadrada composto por uma combinação de várias ondas senoidais. Um sinal digital de alta velocidade contém um sinal fundamental, um sinal de terceiro harmônico, um sinal de quinto harmônico, um sinal de sétimo harmônico e muitos outros sinais harmônicos adicionais de frequências mais altas. Consequentemente, é essencial transferir sinais de ondas milimétricas (MMW) com a menor perda e distorção possível para manter a integridade de um sinal digital e a nitidez de seus tempos de subida e descida.
O que você deve saber sobre o material PCB para design de alta velocidade?
Se escolhermos materiais inadequados para material de PCB de alta velocidade, isso resultará em furos passantes ruins e até mesmo descontinuidades de impedância em linhas de transmissão em PCB multicamadas. Portanto, os projetistas usam uma série de parâmetros de materiais, como o fator de dissipação (Df) e a constante dielétrica (Dk) A determinar a adequação de materiais PCB de alta velocidade porque eles estão relacionados ao desempenho de alta frequência. Por exemplo, em comparação com um material de média perda com fator de dissipação de 0.010, um material de baixa perda com fator de dissipação de 0.005 ou até menor é mais adequado para sinais digitais em velocidades de 10 Gbps. No PCB de alta velocidade, o fator de dissipação (Df) é uma medida de problemas de perda, integridade do sinal e minimização da distorção do sinal. Quanto à constante dielétrica (Dk), afeta principalmente a impedância das linhas de transmissão no substrato, alterando, assim, o desempenho dos circuitos digitais de alta velocidade.
Por que você deve evitar o FR-4?
O FR-4 é um material de PCB preferido em muitas aplicações, mas não é aceitável como material de PCB para circuitos digitais de alta velocidade e sinais de micro-ondas e ondas milimétricas. A principal razão é que o material FR-4 não pode introduzir satisfatoriamente perda de inserção e distorção. A fim de selecionar o material adequado para PCB de alta velocidade, o projetista começa com a constante dielétrica (Dk). Assim, os fornecedores de materiais descrevem seus materiais de acordo com os seguintes aspectos: constante dielétrica no eixo z ou no plano xy e em uma frequência de teste típica, como 1 GHz. Além disso, os projetos de alta velocidade têm uma alta exigência em canais, como correspondência próxima com fase e amplitude. Finalmente, Materiais de PCB capazes de lidar com sinais digitais de alta velocidade devem ser capazes de gerenciar sinais ricos em conteúdo harmônico. O epóxi aprimorado é um material com melhores propriedades elétricas, adequado para PCB de alta velocidade multicamadas. As aplicações que utilizam PCB de alta velocidade incluem servidores, roteadores, redes de área de armazenamento, amplificadores de potência, módulos transceptores e canais de dados de alta velocidade.
Material PCB de alta velocidade – o que você deve escolher?
Existem dois materiais típicos de PCB de alta velocidade: Rogers 4350B e Megtron 6, ambos são materiais de baixa perda com baixo fator de dissipação similar (Df) e constante dielétrica (Dk) valores. Ambos os materiais são baseados em resinas de hidrocarbonetos e são mais caros que os laminados FR-4 comuns. Nenhum desses laminados pode ser revestido com um quarto de onça de cobre. Para evitar reflexão de sinal de alta frequência, eles estão disponíveis com lâminas de baixo perfil. Para o Rogers 4350B, é muito mais caro que o Megtron 6 porque os pré-impregnados usados para o núcleo do Rogers 4350 precisam de pressão mais alta, e o material do núcleo do Rogers 4350 é idealmente plano e repetível, o que ajuda no controle de impedância. Quanto ao Megtron 6, os laminados do Megtron 6 são exatamente como os materiais FR-4 convencionais, que não envolvem pressão, temperatura, movimento ou tempo de cura incompatíveis. No empilhamento, a placa híbrida pode ser construída em um único laminado com uma camada interna de material FR-4 menos dispendioso e uma camada externa ou múltiplas camadas de Megtron 6 usando uma estrutura de folha ou tampa. Além disso, uma seleção mais ampla de material de núcleo Megtron 6, espessura de prepreg e conteúdo de resina simplificam o desenvolvimento de empilhamento e o controle de impedância. As aplicações do Rogers 4350B são radar e sensor automotivo, etc. As aplicações do Megtron 6 são transferência e computação de alta velocidade, etc.
Verifique também: Propriedades do material PCB
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Referência:
https://www.royalcircuits.com/wp-content/uploads/2020/09/High-Speed-Materials-for-PCBs-Final.pdf