如何選擇高頻高速板材

文章出處：http://www.ruxinmeirong.com網(wǎng)責(zé)任編輯：恒成和電路板作者：恒成和線路板人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-09-12 17:56:00

PCB

隨著微處理器和信號(hào)轉(zhuǎn)換傳輸器件運(yùn)行速度提升，數(shù)字電路的運(yùn)行速度也達(dá)到一個(gè)更高層次：100Gbps。使用通用的PCB板材將不能達(dá)到高速信號(hào)要求，電路板的選材將會(huì)決定產(chǎn)品的性能。

選擇PCB板材必須在滿足設(shè)計(jì)需求、可量產(chǎn)性、成本中間取得平衡點(diǎn)。簡(jiǎn)單而言，設(shè)計(jì)需求包含電氣和結(jié)構(gòu)可靠性這兩部分。通常在設(shè)計(jì)非常高速的PCB板子(大于GHz的頻率)時(shí)這板材問題會(huì)比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個(gè)GHz的頻率時(shí)的介質(zhì)損Df(Dielectricloss)會(huì)很大，可能就不適用。

舉例來說，10Gb/S高速數(shù)字信號(hào)是方波，它可以看作是不同頻率的正弦波信號(hào)的疊加。因此10Gb/S包含許多不同頻率信號(hào)：5Ghz的基波信號(hào)、3階15GHz、5階25GHz、7階35GHz信號(hào)等。保持?jǐn)?shù)字信號(hào)的完整性以及上下沿的陡峭程度和射頻微波(數(shù)字信號(hào)的高頻諧波部分達(dá)到了微波頻段)的低損耗低失真?zhèn)鬏斠粯?。因此，在諸多方面，高速數(shù)字電路PCB選材和射頻微波電路的需求類似。

在實(shí)際的工程操作中，高頻板材的選擇看似簡(jiǎn)單但需要考慮的因素還是非常多的，通過本文的介紹，作為PCB設(shè)計(jì)工程師或者高速項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，對(duì)板材的特性及選擇有一定的了解。了解板材電性能、熱性能、可靠性等。并合理使用層疊，設(shè)計(jì)出一塊可靠性高、加工性好的產(chǎn)品，各種因素的考量達(dá)到最佳化。

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：

比如多次壓合性能如何、溫度性能等、耐CAF/耐熱性及機(jī)械韌(粘)性(可靠性好)、防火等級(jí);

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(zhǎng)，考慮低粗糙度銅箔。另外一點(diǎn)，高速電路的設(shè)計(jì)前期都需要仿真，仿真結(jié)果是設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。“興森科技-安捷倫(高速/射頻)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”解決了仿真結(jié)果和測(cè)試不一致的業(yè)績(jī)難題，做過大量的仿真和實(shí)際測(cè)試閉環(huán)驗(yàn)證，通過獨(dú)有方法能做到仿真和實(shí)測(cè)一致。

3、材料的可及時(shí)獲得性：

很多高頻板材采購周期非常長(zhǎng)，甚至2-3個(gè)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(jià)格敏感程度，是消費(fèi)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(guó)家環(huán)保法規(guī)相融合，滿足RoHS及無鹵素等要求。

以上各個(gè)因素中，高速數(shù)字電路運(yùn)行速度是PCB選擇考慮的主要因素，電路的速率越高，所選PCBDf值就應(yīng)該越小。具有中，低損耗的電路板材將適合10Gb/S的數(shù)字電路;具有更低損耗的板材適用25Gb/s的數(shù)字電路;具有超低損耗板材將適應(yīng)更快的高速數(shù)字電路，其速率可以為50Gb/s或者更高。

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(tái)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(dāng)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。