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新闻动态

PCB板材的选择和高频PCB板材的技术要求(V2)详细说

请求使用低成本的板材、稳定的介电常数(r变化误差在1-2%之间)、低介电损失(0.005以下)。具体来说,手机的PCB板材需要多层压、PCB加工技术简单、成品板可靠性高、体积小、整合度高、成本低等特点。为了挑战日益激烈的市场竞争,电子工程师必须在材料性能、成本、加工技术难度和成品板的可靠性之间进行折扣。

现在可以选择的板材很多,代表性的常用板材有环氧树脂玻璃布层压板FR4、多脂氟乙烯PTFE、四氟乙烯玻璃布F4、环氧树脂FR4等。特殊板材如卫星微波收发回路用于蓝宝石基材和陶瓷基材的微波回路基材GX系列、RO3000系列、RO4000系列、TL系列、TP-1/2系列、F4B-1/2系列。在使用的情况下,FR4多用于1GHz以下的混合信号电路、多氟乙烯PTFE多用于多层高频电路板、聚四氟乙烯玻璃布纤维F4用于微波电路的双面板、改性环氧树脂FR4用于家用电器的高频头(500MHz以下)。FR4板材加工方便,成本低,层压方便,应用广泛。

板材的性能指标包括介电常数r、消耗因子(介质消耗角正确)tg、表面清洁度、表面导体导电率、剥离强度、热上升系数、弯曲强度等。其中介电常数r、损耗因子是主要参数。

高速数据信号和高频信号传输通常用于微带线(Microstripline),由附着在介质基片两侧的导向带和导体接地板构成,导向带的一部分暴露在空气中,由于介质基片和空气这两种介质的传输

微带传输线在介质基片和空气两种媒体中传输,带状线在同一媒体中传输,有边缘电容器。其传输特性阻抗、损耗、传输波长与介质材料的关系与微带传输线类似,与W/b、t/b有关,与微带传输线不同的是t对传输特性阻抗的影响很大。图3为带状线mm厚、8层PCB板、FR4板的PCB单板,其50欧/75欧带状线宽参数为表2。

(3)在622Mb/s以上工作的光纤通信产品和1G以上3GHz以下的小信号微波收发机可以选择S1139等改性环氧树脂材料,其介电常数在10GHz时比较稳定,成本低622Mb/s数据再利用分支、时钟提取、小信号扩大、光收发信机等,建议采用这样的板材,制作多层板,板材成本略高于FR4(高4分/cm2左右),缺点是基材厚度没有FR4品种。或者采用RO4000系列,如RO4350,但目前国内一般使用RO4350双面板。缺点是,这两种板材不同板材厚度的品种数量不全,板材厚度的尺寸要求不便于制作多层印刷板。例如RO4350,板材制造商生产的规格有10mil/20mil/30mil/60mil等4种板厚,但由于目前国内进口品种较少,限制了压板设计。

根据以上传输线的特性,可以从线宽、孔、线间串联、屏蔽等4个方面说明高频PCB设计应注意的细节。

进出阻抗和输送线阻抗一致时,系统输出功率最大(信号总功率最小),进出反射最小。对于微波电路,阻抗匹配设计还需要考虑设备的工作点。信号线穿孔会引起阻抗传输特性的变化,TTL、CMOS逻辑信号线的特性阻抗高,这种影响不计其数。但需要考虑到50欧姆等低阻抗、高频电路的影响。一般要求信号线)传输线之间的串联妨碍

,两条平行微带线之间的间隔在小时内发生偶合,引起彼此的线之间的串联障碍,影响传输线的欧姆高频电路需要特别注意,在电路设计中采取措施。在实际电路设计中,手机发射功率测量和功率控制等偶合特性也被使用。以下分析对高频电路和ECL高速数据(钟)线有效,对微信号电路(例如精密运算扩大电路)有参考价值。

设置线之间的偶合度为c,c的大小与r、W/d、s、平行线的长l有关。间隔越小,偶合越强的l越长,偶合越强。为了增加感性认识,例如利用这个特性制作的50欧姆方向偶合器。例如,1.97GHzPCS频道基站的功率放大器,其中d=30mil,r=3.48:

暂停IC设备的管脚是接地还是其他阻力设备接地,在高频电路中要求接地孔尽可能接近管脚,其理论依据是高频信号接地线

接地线短,接地线相当于感性阻抗(n-pH量级),同时接地孔也相当于感性阻抗,影响高频信号过滤效果。这就是接地过孔尽量靠近管脚的原因。为了减少传输线的感性负荷,微波电路要求接地管脚的孔多于一个,相当于在低频电路中增加接地电流能力,保证各接地点均为0电平。

TTL、CMOS电路为了减少信号逻辑对电源的影响(过冲),在接近电源管脚的地方加入过滤电容器。但是,在高频、微波电路中只采取这种措施是不够的。以制造技术为例,说明高频信号对电源的干扰。

除了电源管脚加滤波电容器外,还需要串联电感器来抑制高频干扰。串联电感的选择与工作频率有关。根据电源脚过滤1M以上的高频干扰,C=0.1uf选择L=1uH电感器。在追加电源的集电极开路信号管的脚上追加电感时,请慎重。因为此时的电感相当于匹配用的电感。

在微信号和高频信号的PCB设计中,为了减少大信号(如逻辑电平)的干扰和高频信号的电磁辐射,必须采取屏蔽措施。例如,在

A、数字、模拟低频(30MHz以下)的小信号PCB设计中,除了数字地板和模拟地板之外,还需要铺设小信号布线区域,地板和信号线的间隔大于线的宽度。

B、数字、模拟高频信号PCB设计中,高频部分需要加上屏蔽罩或铺设孔隔离措施。

c、高频信号PCB设计中,高频部分必须用独立的功能模块设计,并添加屏蔽盒,以减少高频信号对外辐射。例如光纤155M、622M、2Gb/s的收发模块。

多层PCB布(诺基亚6110),双面放置设备,手机PCB设计如图10所示。

其结构包括2M数字接口、20M扩张、70M中频调整调整板。我们采用FR4板材、四层PCB板,大面积铺设,高频模拟部分电源采用电感线圈和数字部分隔离。

2.4GHz射频收发机采用F4双面板,收发分别用金属箱遮挡,电源进入端过滤器。

其中,功率放大器采用PTFE板,双面PCB板的射频收发机采用PTFE板,四层PCB板。采用大面积铺设、功能模块屏蔽隔离措施。

采用FR4板材,四层PCB板。大面积铺设,功能模块隔离带用一串孔隔离。

采用RO4350板材,双面PCB板。大面积铺设,间隔约束大于50欧姆线宽,用金属箱遮挡,电源进入端过滤器。

无线领域的设备广泛应用,特别是现在的无线通信市场竞争激烈,产品的价格和发售时间成为竞争的焦点。因此,电子工程师的PCB设计不能简单地考虑技术的先进性,要从多方面的折扣考虑,平衡技术的先进性、价格优势和产品的发售时间等重要因素,提高产品的竞争力。

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