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隨著微處理器和信號轉(zhuǎn)換傳輸器件運行速度提升，數(shù)字電路的運行速度也達到一個更高層次：100Gbps。使用通用的PCB板材將不能達到高速信號要求，電路板的選材將會決定產(chǎn)品的性能。 選 擇PCB板材必須在滿足設(shè)計需求、可量產(chǎn)性、成本中間取得平衡點。簡單而言，設(shè)計需求包含電氣和結(jié)構(gòu)可靠性這兩部分。通常在設(shè)計非常高速的PCB板子(大 于GHz的頻率)時這板材問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4材質(zhì)，在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損Df(Dielectricloss)會很大，可 能就不適用。 舉 例來說，10Gb/S高速數(shù)字信號是方波，它可以看作是不同頻率的正弦波信號的疊加。因此10Gb/S包含許多不同頻率信號：5Ghz的基波信號、3階 15GHz、5階25GHz、7階35GHz信號等。保持?jǐn)?shù)字信號的完整性以及上下沿的陡峭程度和射頻微波(數(shù)字信號的高頻諧波部分達到了微波頻段)的低 損耗低失真?zhèn)鬏斠粯印Ｒ虼耍谥T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 實際的工程操作中，高頻板材的選擇看似簡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)計工程師或者高速項目負(fù)責(zé)人，對板材的特性及選擇 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)計出一塊可靠性高、加工性好的產(chǎn)品，各種因素的考量達到最佳化。 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/耐熱性及機械韌(粘)性(可靠性好)、防火等級; 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(biāo)準(zhǔn)。“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。 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。 以 上各個因素中，高速數(shù)字電路運行速度是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。 以上綜述了如何選擇高速板材以及設(shè)計注意事項，實際中應(yīng)用還得根據(jù)具體案例具體分析，如需要更準(zhǔn)確的仿真評估或測試驗證，可以與我們?nèi)〉寐?lián)系。 |
