高频布线工艺和PCB板选材Word版

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高频PCB制板工艺简介

高频PCB制板工艺简介

高频PCB制板工艺简介高频PCB即高频电路板,是应用于高频传输信号的印刷电路板。

由于其对信号传输的要求特别高,因此其制板工艺与普通印刷电路板的制作工艺有着很大的不同。

下面将详细介绍高频PCB制板工艺。

1. 材料选择高频电路板要求在高频下具有良好的物理性能,呈现低阻抗、低损耗和高稳定性,因此在材料的选择上非常讲究。

常用的高频材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)等。

其中,聚四氟乙烯具有很好的绝缘性能、更高的机械稳定性和更好的耐化学腐蚀性,更适合于高频PCB的制作。

2. 设计在高频电路板的设计中,需要考虑信号路径、层间距等因素。

要保证电路布局的整洁合理,尽量避免过密集的布线和层间过近的设定。

同时需要考虑到金属元件的位置和放置顺序,如天线、RF模块和灵活电缆的接口等,以确保其正确的放置和焊接方式。

3. 制板高频PCB的制板过程需要注意许多事项。

首先是背景布反光问题。

亲水性的材料在制作过程中很容易产生背景反光,在高频条件下背景反光会发生反射和干扰,因此需要在材料表面涂抹特殊涂料,在高频信号下能够吸收反射光。

另外,高频电路板需要避免使用不锈钢丝网印刷,由于丝网和线路之间存在着电磁耦合和电感效应,丝网印刷会使信号衰减、干扰增强、抗干扰能力降低。

因此在高频PCB的制作过程中尽量采用光绘工艺和蚀刻工艺。

在高频电路板制作过程中,还需要注意到化学反应和金属离子散发的问题。

普通的工艺在制作时会产生氯和铜零离子,通过深度蚀刻技术可以减少一些化学反应和金属离子的扩散,从而降低高频信号的损失和干扰。

4. 检测高频PCB制板完成后,还需要进行严格的检测。

检测方式包括直流测试、微波测试和网络分析测试等。

直流测试通常用于测试电压、电流等,而微波测试和网络分析测试则是检查高频信号在电路板中的流通情况和性能的有效方式。

高频PCB在应用领域中的要求越来越高,其制作工艺也越来越复杂。

只有在制板过程中严格遵循各种制度和规范,采用严格的制作标准和检测措施,才能有效保证高频PCB的质量和稳定性。

PCB材料的选择

PCB材料的选择

PCB材料的选择一、PCB板材选购原则:1)对于—般的电子产品,采用FR4环氧玻璃纤维基板,2)对于使用环境温度较高或挠性电路板,采用聚酰亚胺玻璃纤维基板,3)对于高频电路,则需要采用聚四氟乙烯玻璃纤维基板;4)对于散热要求高的电子产品,应采用金属基板。

二、选择PCB材料时应考虑的因素:(1) 应适当选择玻璃化转变温度(Tg)较高的基材,Tg应高于电路工作温度。

(2) 要求热膨胀系数(CTE)低。

由于X、Y和厚度方向的热膨胀系数不一致,容易造成PCB变形,严重时会造成金属化孔断裂和损坏元件。

(3) 要求耐热性高。

一般要求PCB能有250℃/50S的耐热性。

(4) 要求平整度好。

SMT的PCB翘曲度要求<0.0075mm/mm。

(5) 电气性能方面,高频电路时要求选择介电常数高、介质损耗小的材料。

绝缘电阻,耐电压强度,抗电弧性能都要满足产品要求。

三、关于金属散热基板:目前有铝基板和铜基板,作为专业制造的金属基板的厂家,建议大家采用性价比高的铝基板。

铜基板与铝基板的价格相差很多,虽然铜基板在热的传导性方面是比铝要好一些,但其成本与重量比铝高得多了,所以最好用铝基板。

另一方面目前在大功率灯具上有很多厂家采用温控方法,也就是说在铝基板可能产生最高温的地方加一温控开关,并设定其温度值(比如说65度左右),当此处温度高于该值时马上降电流。

虽然灯光暗一些,但一般人可能不会去注意这些,故该办法还是可行的。

四、在国内常见的板材品牌有:生益、建滔、海港、宏仁、国纪、合正、南亚、松下,日立,招远金宝,铜陵华瑞,斗山,吉高,贝格斯(铝基)GETEK,ISOLA,NECLO,Rogers(罗杰斯)、Taconic、ARLLONPOLYCLAD,NETEC长春ccp-3400 ccp-8400斗山 ds-7106 ds-1107a ds-1108住友 sq4187松下 r8700 r8500长兴 etl-xpc-801建滔/日滔 kh/KB五、基材:基材普遍是以基板的绝缘部分作分类,常见的原料为电木板、玻璃纤维板,以及各式的塑胶板。

《PCB板布线》word版

《PCB板布线》word版

1目的本文件规X了电磁炉线路板设计方面的一些具体要求,且要遵循的一些原那么,以提高本公司电磁炉线路板的开发进度并保证产品的可靠性。

2X围本文件适用于九阳电磁炉新品开发阶段的PCB 板设计阶段及其他相关设计环节。

3定义4职责电磁炉事业部基础研究部负责本文件的编写和修订,并对文件中的内容具有最终解释权。

所有与电磁炉产品相关的部门和人员负责监督和执行。

5工作程序5.1 PCB板布线的基本规X:5.1.1板材与板厚:印制线路板一般用覆箔层压板制成,常用的是覆铜箔层压板。

板材选用时要从电气性能、可靠性、加工工艺要求、经济指标等方面考虑,常用的覆铜箔层压板有覆铜箔酚醛纸质层压板、覆铜箔环氧纸质层压板、覆铜箔环氧玻璃布层压板、覆铜箔环氧酚醛玻璃布层压板、覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印制线路板用环氧玻璃布等。

由于环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,因此铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。

环氧树脂浸渍的玻璃布层压板受潮湿的影响较小。

超高频印制线路最优良的材料是覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。

在有阻燃要求的电子设备上,还要使用阻燃性覆铜箔层压板,其原理是由绝缘纸或玻璃布浸渍了不燃或难燃性的树脂,使制得的覆铜箔酚醛纸质层压板、覆铜箔环氧纸质层压板、覆铜箔环氧玻璃布层压板、覆铜箔环氧酚醛玻璃布层压板,除了具有同类覆铜箔层压板的相拟性能外,还有阻燃性。

印制线路板的厚度应根据印制板的功能及所装元件的重量、印制板插座规格、印制板的外形尺寸和所承受的机械负荷来决定。

多层印制板总厚度及各层间厚度的分配应根据电气和结构性能的需要以及覆箔板的标准规格来选取。

常见的印制线路板厚度有、1mm、、2mm等。

5.1.2板的布局:5.1.2.1印制线路板上的元器件放置的通常顺序:首先放置与结构有紧密配合的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类,并且放置好器件后用软件的LOCK 功能将其锁定,使之以后不会被误移动;然后再放置线路板上的特殊元器件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC 等;最后放置小的元器件。

(完整word版)PCI-E的高速PCB布线规则

(完整word版)PCI-E的高速PCB布线规则

PCI-E 布线规则1、从金手指边缘到PCIE芯片管脚的走线长度应限制在4英寸(约100MM)以内。

2、PCIE的PERP/N,PETP/N,PECKP/N是三个差分对线,注意保护(差分对之间的距离、差分对和所有非PCIE信号的距离是20MIL,以减少有害串扰的影响和电磁干扰(EMI)的影响。

芯片及PCIE信号线反面避免高频信号线,最好全GND)。

3、差分对中2条走线的长度差最多5MIL。

2条走线的每一部分都要求长度匹配。

差分线的线宽7MIL,差分对中2条走线的间距是7MIL。

4、当PCIE信号对走线换层时,应在靠近信号对过孔处放置地信号过孔,每对信号建议置1到3个地信号过孔。

PCIE差分对采用25/14的过孔,并且两个过孔必须放置的相互对称。

5、PCIE需要在发射端和接收端之间交流耦合,差分对的两个交流耦合电容必须有相同的封装尺寸,位置要对称且要摆放在靠近金手指这边,电容值推荐为0.1uF,不允许使用直插封装。

6、SCL等信号线不能穿越PCIE主芯片。

合理的走线设计可以信号的兼容性,减小信号的反射和电磁损耗。

PCI-E 总线的信号线采用高速串行差分通信信号,因此,注重高速差分信号对的走线设计要求和规范,确保PCI-E 总线能进行正常通信。

PCI-E是一种双单工连接的点对点串行差分低电压互联。

每个通道有两对差分信号:传输对Txp/Txn,接收对Rxp/Rxn。

该信号工作在2.5 GHz并带有嵌入式时钟。

嵌入式时钟通过消除不同差分对的长度匹配简化了布线规则。

随着PCI-E串行总线传输速率的不断增加,降低互连损耗和抖动预算的设计变得格外重要。

在整个PCI-E背板的设计中,走线的难度主要存在于PCI-E的这些差分对。

图1提供了PCI-E高速串行信号差分对走线中主要的规范,其中A、B、C和D四个方框中表示的是常见的四种PCI-E差分对的四种扇入扇出方式,其中以图中A所示的对称管脚方式扇入扇出效果最好,D为较好方式,B和C 为可行方式。

高频布线工艺和PCB板选材

高频布线工艺和PCB板选材

高频布线工艺和P C B板选材(总16页)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March高頻佈線工藝和PCB板選材國家數位交換系統工程技術研究中心張建慧饒龍記 [鄭州1001信箱787號]摘要:本文通過對微帶傳輸特性、常用板材性能參數進行比較分析,給出用於無線通信類比前端、高速數位信號等應用中PCB板材選取方案,進一步從線寬、過孔、線間串擾、遮罩等方面總結高頻板PCB設計要點。

關鍵字:PCB板材、PCB設計、無線通信、高頻信號近年來在無線通信、光纖通信、高速資料網路產品不斷推出,資訊處理高速化、無線模擬前端模組化,這些對數位信號處理技術、IC工藝、微波PCB設計提出新的要求,另外對PCB板材和PCB工藝提出了更高要求。

如商用無線通信要求使用低成本的板材、穩定的介電常數(εr變化誤差在±1-2%間)、低的介電損耗(0.005以下)。

具體到手機的PCB板材,還需要有多層層壓、PCB加工工藝簡易、成品板可靠性高、體積小、集成度高、成本低等特點。

為了挑戰日益激烈的市場競爭,電子工程師必須在材料性能、成本、加工工藝難易及成品板的可靠性間採取折衷。

目前可供選用的板材很多,有代表性的常用板材有:環氧樹脂玻璃布層壓板FR4、多脂氟乙烯PTFE、聚四氟乙烯玻璃布F4、改性環氧樹脂FR4等。

特殊板材如:衛星微波收發電路用到藍寶石基材和陶瓷基材;微波電路基材GX系列、RO3000系列、RO4000系列、TL系列、TP-1/2系列、F4B-1/2系列。

它們使用的場合不同,如FR4用於1GHz以下混合信號電路、多脂氟乙烯PTFE多用於多層高頻電路板、聚四氟乙烯玻璃布纖維F4用於微波電路雙面板、改性環氧樹脂FR4用於家用電器高頻頭(500MHz以下)。

由於FR4板材易加工、成本低、便於層壓,所以得到廣泛應用。

下面我們從微帶傳輸線特性、多層板層壓工藝、板材參數性能比較等多個方面分析,給出了對於特殊應用的PCB板材選取方案,總結了高頻信號PCB設計要點,供廣大電子工程師參考。

设计师多年经验之谈---高频pcb电路板布线

设计师多年经验之谈---高频pcb电路板布线

设计师多年经验之谈---高频pcb电路板布线高频pcb电路板在高频、高速、高密度已逐步成为现代电子产品的显著发展趋势之一。

特别是信号传输高频化和高速数字化,PCB走向微小孔与埋/盲孔化、导线精细化、介质层均匀薄型化,高频高速高密度多层PCB设计技术已成为一个重要的研究领域。

今天小编讲述的是从高频pcb电路板布线方面的技巧经验分享。

什么是高频电路板?高频电路板是电磁频率较高的特种电路板,一般来说,高频可定义为频率在1GHz以上。

其各项物理性能、精度、技术参数要求非常高,常用于汽车防碰撞系统、卫星系统、无线电系统等领域。

该实用新型提供的这种高频电路板,于芯板中空槽的上开口和下开口边缘处设有可阻挡流胶的挡边,这样,芯板与置于其上表面和下表面的覆铜板粘合时流胶不会进入中空槽内,即一次压合即可完成粘接操作,较现有技术需经二次压合才能完成的高频电路板,该实用新型中的高频电路板结构简单,成本低,易于制造。

高频pcb电路板如何布线?一、高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好所谓“引线的层间交替越少越好”是指元件连接过程中所用的过孔(Via)越少越好。

一个过孔可带来约0.5pF的分布电容,减少过孔数能显着提高速度和减少数据出错的可能性。

二、高速电子器件管脚间的引线弯折越少越好高频电路布线的引线最好采用全直线,需要转折,可用45度折线或者圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度,而在高频电路中,满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。

三、高频电路器件管脚间的引线越短越好信号的辐射强度是和信号线的走线长度成正比的,高频的信号引线越长,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以对于诸如信号的时钟、晶振、DDR的数据、LVDS线、USB 线、HDMI线等高频信号线都是要求尽可能的走线越短越好。

四、注意信号线近距离平行走线引入的“串扰”高频电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“串扰”,串扰是指没有直接连接的信号线之间的耦合现象。

PCB高频布线基本知识

PCB高频布线基本知识

高频布线基本知识内容目录1. 引言2. 信号完整性问题3. 电磁兼容性问题4. 电源完整性问题5. 高频电路设计一般规范6. 数模混合电路设计一般规范一:高频电路的定义*在数字电路中,是否是高频电路取决于信号的上升沿和下降沿,而不是信号的频率。

公式:F2 =1/(Tr×π),Tr为信号的上升/下降延时间。

*F2 > 100MHz,就应该按照高频电路进行考虑,下列情况必须按高频规则进行设计–系统时钟频率超过50MHz–采用了上升/下降时间少于5ns的器件–数字/模拟混合电路*逻辑器件的上升/下降时间和布线长度限制上升/下主要谐波频谱分布最大传输线最大传输降时间Tr分量F2=1/Fmax=10*距离(微带)线距离(微带线)πTr F274HC 13-15ns24MHz 240 MHz 117cm 91cm74LS 9.5ns 34 MHz 340MHz 85.5cm 66.5cm74H 4-6ns 80 MHz 800MHz 35 2874S 3-4ns 106 MHz 1.1GHz 27 2174HCT 5-15ns 64 MHz 640MHz 45 3474ALS 2-10ns 160 MHz 1.6GHz 18 1374FCT 2-5ns 160 MHz 1.6GHz 18 1374F 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5ECL12K 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5ECL100K 0.75ns 424 MHz 4.2GHz 6 5传统的PCB设计方法效率低:原理图,传统的设计方法设计和输入布局、布线没有任何质量控制点,制作PCB每一步设计都是凭经验,发现问题就必须从头开始,功能、性能测试问题的查找非常困难信号完整性问题:1.反射问题2.串扰问题3.过冲和振荡4.时延反射问题:传输线上的回波。

信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并达到负载处,但是有一部分被反射了。

高频PCB板布线规则

高频PCB板布线规则

高频PCB板布线规则1. 元件排列规则1).在通常条件下,所有的元件均应布置在印制电路的同一面上,只有在顶层元件过密时,才能将一些高度有限并且发热量小的器件,如贴片电阻、贴片电容、贴IC等放在底层。

2).在保证电气性能的前提下,元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列,以求整齐、美观,一般情况下不允许元件重叠;元件排列要紧凑,输入和输出元件尽量远离。

3).某元器件或导线之间可能存在较高的电位差,应加大它们的距离,以免因放电、击穿而引起意外短路。

4).带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

5).位于板边缘的元件,离板边缘至少有2个板厚的距离6).元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。

2. 按照信号走向布局原则1).通常按照信号流程逐个安排各个功能电路单元位置,以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它进行布局。

2).元件的布局应便于信号流通,使信号尽可能保持一致的方向。

多数情况下,信号的流向安排为从左到右或从上到下,与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。

3. 防止电磁干扰1).对辐射电磁场较强的元件,以及对电磁感应较灵敏的元件,应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽,元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。

2).尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。

3).对于会产生磁场的元件,如变压器、扬声器、电感等,布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割,相邻元件磁场方向应相互垂直,减少彼此之间的耦合。

4).对干扰源进行屏蔽,屏蔽罩应有良好的接地。

5).在高频工作的电路,要考虑元件之间的分布参数的影响。

4. 抑制热干扰1).对于发热元件,应优先安排在利于散热的位置,必要时可以单独设置散热器或小风扇,以降低温度,减少对邻近元件的影响。

2).一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件,要布置在容易散热的地方,并与其它元件隔开距离。

3).热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域,以免受到其它发热功当量元件影响,引起误动作。

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高頻佈線工藝和PCB板選材國家數位交換系統工程技術研究中心張建慧饒龍記[鄭州1001信箱787號]摘要:本文通過對微帶傳輸特性、常用板材性能參數進行比較分析,給出用於無線通信類比前端、高速數位信號等應用中PCB板材選取方案,進一步從線寬、過孔、線間串擾、遮罩等方面總結高頻板PCB設計要點。

關鍵字:PCB板材、PCB設計、無線通信、高頻信號近年來在無線通信、光纖通信、高速資料網路產品不斷推出,資訊處理高速化、無線模擬前端模組化,這些對數位信號處理技術、IC工藝、微波PCB設計提出新的要求,另外對PCB板材和PCB工藝提出了更高要求。

變化誤差在如商用無線通信要求使用低成本的板材、穩定的介電常數(εr±1-2%間)、低的介電損耗(0.005以下)。

具體到手機的PCB板材,還需要有多層層壓、PCB加工工藝簡易、成品板可靠性高、體積小、集成度高、成本低等特點。

為了挑戰日益激烈的市場競爭,電子工程師必須在材料性能、成本、加工工藝難易及成品板的可靠性間採取折衷。

目前可供選用的板材很多,有代表性的常用板材有:環氧樹脂玻璃布層壓板FR4、多脂氟乙烯PTFE、聚四氟乙烯玻璃布F4、改性環氧樹脂FR4等。

特殊板材如:衛星微波收發電路用到藍寶石基材和陶瓷基材;微波電路基材GX系列、B-1/2系列。

它們使用的RO3000系列、RO4000系列、TL系列、TP-1/2系列、F4場合不同,如FR4用於1GHz以下混合信號電路、多脂氟乙烯PTFE多用於多層高頻電路板、聚四氟乙烯玻璃布纖維F4用於微波電路雙面板、改性環氧樹脂FR4用於家用電器高頻頭(500MHz以下)。

由於FR4板材易加工、成本低、便於層壓,所以得到廣泛應用。

下面我們從微帶傳輸線特性、多層板層壓工藝、板材參數性能比較等多個方面分析,給出了對於特殊應用的PCB板材選取方案,總結了高頻信號PCB設計要點,供廣大電子工程師參考。

1微帶傳輸線傳輸特性板材的性能指標包括有介電常數ε、損耗因數(介質損耗角正切)tgδ、表r面光潔度、表面導體導電率、抗剝強度、熱漲係數、抗彎強度等。

其中介電常數、損耗因數是主要參數。

εr高速資料信號或高頻信號傳輸常用到微帶線(Microstrip Line),由附著在介質基片兩邊的導帶和導體接地板構成,且導帶一部分暴露在空氣中,信號在介質基片和空氣這兩種介質中傳播引起傳輸相速不等Array會產生輻射分量、如果合理選用微帶尺寸這種分量很小。

如圖一基片結構所示,銅皮厚t 一般很小,在0.5OZ (17μm 、0.7mil )到1 OZ (35μm 、1.35mil ),導帶特性有基片介電常數εr 、線寬W 、板厚d 決定。

(1)微帶傳輸線特性阻抗微帶傳輸線的特性阻抗Z 0計算如下:當w/d ≤1,微帶傳輸線的特性阻抗Z 0表示為:當 w/d ≥1,微帶傳輸線的特性阻抗Z 0表示為:其中εe 叫有效介電常數,是把兩種介質對微帶特性阻抗的貢獻等效為一種假想的均勻介質。

圖二說明了Z 0和W/d 、εr 間的關係,W/d 愈大Z 0愈低、εr 愈大Z 0愈低。

⎪⎭⎫ ⎝⎛+d w w de 48ln 60επ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+*++444.1ln 667.0393.1100d w dw e επwdr r 12112121e +*-++=εεε传输线特性阻抗与W/d501001502000.10.20.30.50.81234W/d特性阻抗圖 二 Z 0和W/d 、εr 間的關係以汕頭超聲印製板廠提供的板厚1.68mm(頂層厚0.3mm)的FR4/S1139為例,表一 50歐姆/75歐姆微帶傳輸線線寬參數同樣在六層板和八層板微帶傳輸線設計中如果已知微帶線的介質厚度d ,根據W/d 值可以計算出微帶傳輸線線寬W 。

(2)微帶傳輸線損耗微帶傳輸線損耗由三個因素決定:半開放性引起的輻射(這種損耗很小);介質熱損耗αd (板材原因);高頻趨膚效應引起的導體損耗αc 。

導體損耗是主要的,導體損耗αc 與W/h (h 為基片厚度)成反比,也與光潔度有關。

當W/h 一定,介質損耗與損耗因數和頻率成正比。

(3)微帶色散特性當頻率高到微帶尺寸相對λ/4或λ/2足夠大時,將出現嚴重色散特性還增加了輻射損耗。

如果固定在某個頻率,在此頻率下色散效應可不考慮。

阻抗越低、基片越厚、εr 越高,微帶色散越嚴重,或板材確定後,頻率愈高色散愈嚴重。

(4)信號在介質中的傳輸波長和相速λc 為實際在自由空間中傳播波長。

由此可見εe 越高波長減短,信號在傳輸線中的相速降低。

由相速和傳輸線長可得傳播時延t=V p *L 。

2 帶狀線傳輸特性微帶傳輸線在介質基片和空氣兩種媒質中傳輸,帶狀線在同一媒質中傳輸,相似,與W/b,t/b 有關,與微帶傳輸線不同的是t 對傳輸特性阻抗的影響較大。

圖三為帶狀線傳輸示意。

1.6mm厚、八層PCB 板、FR4 板材的PCB 單板,其50歐姆/75歐姆帶狀輸線線寬參數見表二。

ec c ελλ/'=ec c p f f v ελλ/00'*=*=圖三帶狀線傳輸特性示意表二 50歐姆/75歐姆帶狀線傳輸線線寬參數3 PCB板層壓工藝及分層要求PCB板多層層壓板總厚度和層數等參數受到板材特性限制。

特殊板材一般可提供的不同厚度的板材品種有限,因而設計者在PCB設計過程中必須靠慮板材特性參數、PCB加工工藝的限制。

FR4板材有各種厚度,適用於多層層壓的板材品種齊全,表四以FR4板材為例給出一種多層板層壓結構和板材厚度分配參數,以供PCB設計工程師參考。

表三 FR4層壓板結構參數六層板、完成板厚度為1.6mm,其層壓結構如圖四所示。

圖四六層板層壓結構4 常用板材性能參數比較由上所述,板材對PCB設計和加工影響最大的參數主要是介電常數和損耗因數。

對於多層板設計,板材選取還需考慮加工沖孔、層壓性能。

下面是表三板材主要參數性能比較由以上傳輸線特性阻抗、損耗、傳播波長分析和板材比較,產品設計須考慮成本,市場因素。

因此建議在PCB設計中,設計者選取板材考慮如下關鍵因素:(1)信號工作頻率不同對板材要求不同。

(2)工作在1GHz 以下的PCB 可以選用FR4,成本低、多層壓制板工藝成熟。

如信號入出阻抗較低(50歐姆),在佈線時需要嚴格考慮傳輸線特性阻抗和線間耦合,缺點是不同廠家以及不同批生產的FR4板材摻雜不同,介電常數不同(4.2-5.4)且不穩定。

(3)工作在622Mb/s 以上的光纖通信產品和1G 以上3GHz 以下的小信號微波收發信機,可以選用改性環氧樹脂材料如S1139,由於其介電常數在10GHz 時比較穩定、成本較低、多層壓制板工藝與FR4相同。

如622Mb/s 資料複用分路、時鐘提取、小信號放大、光收發信機等處建議採用此類板材,以便於製作多層板且板材成本略高於FR4(高4分/cm 2左右),缺點是基材厚度沒有FR4品種齊全。

或者,採用RO4000系列如RO4350,但目前國內一般用的是RO4350雙面板。

缺點是:這兩種板材不同板厚品種數量不齊全,由於板厚尺寸要求,不便於製作多層印製板。

如RO4350,板材廠家生產的規格有10mil/20mil/30mil/60mil 等四種板厚,而目前國內進口品種更少,因此限制了層壓板設計。

(4)3GHz 以下的大信號微波電路如功率放大器和低雜訊放大器建議選用類似RO4350的雙面板材,RO4350介電常數相當穩定、損耗因數較低、耐熱特性好、加工工藝與FR4相當。

其板材成本略高於FR4(高6分/cm 2左右)。

(5)10GHz 以上的微波電路如功率放大器、低雜訊放大器、上下變頻器等對板材要求更高,建議採用性能相當於F4的雙面板材。

(6)無線手機多層板PCB 板材要求板材介電常數穩定度、損耗因數較低、成本較低、介質遮罩要求高,建議選用性能類似PTFE (美國/歐洲等多用)的板材,或FR4和高頻板組合粘接組成低成本、高性能層壓板。

圖五 典型射頻/數位多層板結構典型射頻/數位多層板結構,基於RO4350板材的層壓板,其可能的帶狀線和微帶傳輸線結構見圖五。

5高頻板PCB 工藝 根據以上對傳輸線特性介紹,進一步可以從線寬、過孔、線間串擾、遮罩等四個方面說明高頻PCB 設計需要注意的細節地方。

(1)傳輸線線寬傳輸線線寬設計基於阻抗匹配理論。

當入出阻抗以及傳輸線阻抗匹配時,系統輸出功率最大(信號總功率最小),入出反射最小。

對於微波電路,阻抗匹配設計還需要考慮器件的工作點。

信號線過孔會引 起阻抗傳輸特性變化,TTL 、CMOS 邏輯信號線特性阻抗高,這種影響不計。

但在50歐姆等低阻抗、高頻電路這種影響需要考慮。

一般要求信號線沒有過孔。

(2)傳輸線線間串擾當兩根平行微帶線間距很小時產生偶合,引起彼此線間串擾並且影響傳輸線特性阻抗。

對於50歐姆和75歐姆高頻電路尤其需要注意,並在電路設計上採取措施。

實際電路設計中還用到這種偶合特性,如手機發射功率測量和功率控制就是一例。

下面的分析對高頻電路和ECL 高速資料(時鐘)線有效,對微小信號電路(如精密運算放大電路)有參考價值。

設線間偶合度為C ,C 的大小與εr 、W/d 、S 、平行線長L 有關。

間距S 愈小,偶合愈強;L 愈長、偶合愈強。

為了增加感性認識,舉例:利用這種特性做成的50歐姆定向偶合器。

如 1.97GHz PCS 頻端基站功率放大器,其中d=30 mil 、 εr =3.48:10dB 定向偶合器PCB 尺寸:S=5mil,l=920mil,W=53mil 20dB 定向偶合器PCB 尺寸:S=35mil,l=920mil,W=62mil 為了減小信號線間串擾,建議A 、高頻或高速資料平行信號線間距離S 是線寬的一倍以上。

B 、儘量減少信號線間平行的長度。

C 、高頻小信號、微弱信號避開電源和邏輯信號線等強干擾源。

(3)接地過孔電磁分析。

無論IC 器件管腳接地還是其他阻容器件接地,在高頻電路中都要求接地過孔盡可能地靠近管腳,其理論依據是:高頻信號接地線通路以理想傳輸線終端接地等效,其駐波狀態如圖八所示。

圖八 駐波狀態圖由於接地線很短,接地傳輸線相當於一個感性阻抗(n-pH 量級),同時接地過孔也近似相當於一個感性阻抗,這影響了對高頻信號濾波功效。

這是接地過孔盡可能地靠近管腳的原因。

為了減小傳輸線感性負載,微波電路要求接地管腳的過孔多於一個,相當於在低頻電路中增加接地面電流能力,保證各接地點均為等0電平。

(4)電源濾波。

TTL 、CMOS 電路為了減少信號邏輯對電源的影響(過沖),在靠近電源管腳處加濾波電容。

但在高頻、微波電路中僅僅採取這種措施還不夠。

下面以製造工藝為例說明高頻信號對電源的干擾。

圖九 高頻信號對電源產生高頻干擾的方式這兩種方式的高頻信號均對電源產生高頻干擾,並影響其他功能電路。

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