介電常數εr | W/d | 有效介電常數 | 特性阻抗 | 四層板d=0.3mm | 八層板d=10mil | |||
線寬W | 傳播損耗(dB/m) | 線寬W | 傳播損耗(dB/m) | |||||
FR4 | 4.2~5.4以4.8為準 | 0.278 | 3.04 | 100 | 3mil | 0.1251 | 不準確 | |
0.703 | 3.24 | 75 | 8mil | 0.1237 | 7mil | 0.1267 | ||
1.69 | 3.44 | 50 | 20mil | 0.1257 | 17mil | 0.1284 | ||
S1139 |
3.8 |
0.39 | 2.56 | 100 | 4mil | 0.109 | ||
0.889 | 2.73 | 75 | 10mil | 0.110 | ||||
2.0 | 2.929 | 50 | 24mil | 0.118 | ||||
注 | t厚度為1OZ/35um/1.37mil |
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?。?;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,介質損耗與損耗因子和頻率成正比。
(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,或板材確定后,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=Vp*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,有邊緣電容。其傳輸特性阻抗、損耗、傳播波長與介質材料的關系同微帶傳輸線相似,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。
圖三 帶狀線傳輸特性示意
介電常數 | 特性阻抗 | 八層板b=16mil線寬W | 傳播損耗(dB/m) | |
FR4 |
4.2~5.4 以4.8為參考 |
50 | 5mil | 0.155 |
注 | t厚度為1OZ/35um/1.37mil |
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,適用于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。
層數 | 完成板厚度 | 疊層組成 |
四層 |
1.5mm | 2116X2+7628X2+0.8mm |
1.57mm | 7628X4+0.8mm | |
1.60mm | 7628X4+0.8mm | |
1080X2+7628X2+1mm | ||
1.68mm |
2116X2+7628X2+1mm |
|
六層 | 1.5mm | 1080X4+7628X2+0.43mmX2 |
1.6mm | 1080X4+7628X2+0.43mmX2 | |
八層 |
1.5mm | 1080X6+2116X2+0.27mmX3 |
1.57mm | 1080X6+7628X2+0.27mmX3 | |
1.60mm | 1080X6+7628X2+0.27mmX3 | |
十層 | 1.6mm | 1080X8+2116X2+0.2mmX3 |
注 | 1080板厚2.5mil /2116板厚4.3mil/7628板厚7mil。毫米板為雙面敷銅板,其它為介質基片,銅皮厚度均為1OZ(35um/1.37mil) |
表三 FR4層壓板結構參數