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选择PCB材料以优化应用,第二部分

一月11,2019 通过 斯科特·桑顿 1条评论

您是否曾经想过应该投资哪种类型的印刷电路板(PCB)材料来改善信号完整性?通过在PCB芯板上紧密紧密,均匀地编织,您的高频信号会更好地工作吗?高频信号是什么?什么时候应该投资购买坚固,防潮的PCB?

PCB材料的特性

PCB材料的电特性直接影响电路的整体性能和耐用性。一些可能需要关注的PCB材料特性如下:

  • 的 介电常数 PCB材料的(Dk)会影响电路的阻抗。即使频率和温度不断变化,介电常数也较低且稳定的PCB适用于高频 [一世] 否则,如果PCB由Dk较差的材料制成,则PCB上的传输线或走线将以无法预测的方式改变阻抗。
  • 电磁波是通过振荡电场和磁场产生的。这些波可以在信号传输过程中吸收到PCB的介电层中,从而导致 衰减 。 (衰减是传输中信号强度损失的量度)。
  • 相对于信号传播的信号衰减量度称为耗散因数(Df)。 PCB材料的Df是调查何时 信号完整性(SI) 值得关注。保留SI是解决由电源引起的信号失真,信号丢失,串扰,振铃和噪声的原因。信号强度是高频信号和敏感电路的主要问题。在电磁信号微弱的许多应用中,耗散因数在保持信号强度方面起着至关重要的作用。 [ii]
  • PCB上铜表面的粗糙度还会增加信号的电阻或电路中的电阻。粗糙的铜走线会增加电阻,因为铜表面的形貌会向上和向下移动信号。表面尖峰也会导致电容增加。光滑的铜线可能会花费更多,但在射频频率下保持信号完整性可能值得。 [iii]
图1:电流可以在表面轮廓下方穿过并穿过导体的大部分(左图)。电流被迫跟随表面轮廓的每个峰值和谷值,从而增加了路径长度和电阻。 (右图)。 (来源:网络研讨会,isola-group.com)
  • PCB可以具有玻璃纤维片芯,该纤维芯由玻璃纤维丝和 环氧树脂 。介电常数在薄板芯上不同,因此是不均匀的。为了提高材料间电介质的均匀性,可以将密集编织的玻璃纤维样式用于PCB芯。高速信号层周围的预浸渍材料必须用于控制阻抗和信号问题。 [iv]

伊索拉 是“设计,开发,制造和销售用于制造高级多层印刷电路板(PCB)的覆铜层压板和介电预浸料的全球领先材料科学公司。” [v] 伊索拉 的专业知识包括有关如何减轻PCB板芯的纤维编织效应的知识。 伊索拉 的建议是使用更均匀的玻璃(请参见下面的图2)。均匀的玻璃编织将使玻璃在整个表面上的分布更加一致,从而减少走线的阻抗变化。您可以在布局中使用尽可能宽的走线,以与光纤翘曲和填充成一定角度的方式走线,相对于光纤以Z字形方式走线(请参见下面的图2),并选择材质树脂和纤维的介电常数彼此尽可能接近。高频信号(>100MHz)最有可能受到PCB编织引起的不均匀介电效应的影响。织物编织作为不均匀的电介质,对以较低频率承载信号的走线的影响要小得多。

图2:可以减轻PCB纤维编织可能​​产生的介电效应。左侧的编织(1080)在构造上不如右侧的编织(3113)均匀。每个编织顶部显示的导线是应如何对编织施加痕迹的示例,这还可以改善织物编织施加的电介质的均匀性。
  • 请注意,如果PCB织物编织的电介质暴露于液体中或由于潮湿而吸湿,则会吸收水分。吸湿会影响PCB的整体性能。通常,PCB电介质的吸湿值在0.01至0.2%之间。 [vi]
  • PCB承受压力的能力称为“抗弯强度”。可以执行PCB弯曲测试来确定PCB的抵抗能力 [vii]

这只是在PCB可用选项表面上的痕迹,而不仅仅是在走线选项和夹在PCB层之间的织物编织方面。但是,如果您开始着手改善设计的信号完整性,尤其是高频信号(大于100 MHz或10 Gbps)时,那么您可能要开始研究此处提到的选项。并非所有PCB选项都在 第一部分 和本文的第二部分,但这只是一个开始。

[一世] http://www.microwavejournal.com/blogs/1-rog-blog/post/23743-selecting-pcb-materials-for-high-speed-digital-circuits
[ii]   //intel.ly/2SPIRcC
[iii] http://www.microwavejournal.com/ext/resources/Webinars/2014/SLIDES_Isola_26feb14.pdf
[iv]   //intel.ly/2SPIRcC
[v] //www.isola-group.com/about-us/
[vi] //www.mclpcb.com/pcb-material-selection-guide/
[vii] //www.testresources.net/applications/electronic-printed-circuit-board-pcb-flexural-bend-test/

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提起下: 常问问题 , 精选 标签: 基本 , 常问问题

读者互动

引用

  1. 选择PCB材料以优化应用,第一部分 说:
    十一月18,2019在3:35下午

    […]第二部分,值得投资哪种类型的印刷电路板(PCB)材料来改善信号[…]

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