PCB板材選取與高頻PCB制板工藝要求(V2)
介電常數(shù)εr | W/d | 有效介電常數(shù) | 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(zhǔn) | 0.278 | 3.04 | 100 | 3mil | 0.1251 | 不準(zhǔn)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(shù)
同樣在六層板和八層板微帶傳輸線設(shè)計(jì)中如果已知微帶線的介質(zhì)厚度d,根據(jù)W/d 值可以計(jì)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(gè)因素決定:半開(kāi)放性引起的輻射(這種損耗很?。?;介質(zhì)熱損耗αd(板材原因);高頻趨膚效應(yīng)引起的導(dǎo)體損耗αc。導(dǎo)體損耗是主要的,導(dǎo)體損耗αc與W/h(h為基片厚度)成反比,也與光潔度有關(guān)。當(dāng)W/h一定,介質(zhì)損耗與損耗因子和頻率成正比。
(3)微帶色散特性
當(dāng)頻率高到微帶尺寸相對(duì)λ/4或λ/2足夠大時(shí),將出現(xiàn)嚴(yán)重色散特性還增加了輻射損耗。如果固定在某個(gè)頻率,在此頻率下色散效應(yīng)可不考慮。阻抗越低、基片越厚、εr越高,微帶色散越嚴(yán)重,或板材確定后,頻率愈高色散愈嚴(yán)重。
(4)信號(hào)在介質(zhì)中的傳輸波長(zhǎng)和相速
λc為實(shí)際在自由空間中傳播波長(zhǎng)。由此可見(jiàn)εe越高波長(zhǎng)減短,信號(hào)在傳輸線中的相速降低。由相速和傳輸線長(zhǎng)可得傳播時(shí)延t=Vp*L。
2、帶狀線傳輸特性
微帶傳輸線在介質(zhì)基片和空氣兩種媒質(zhì)中傳輸,帶狀線在同一媒質(zhì)中傳輸,有邊緣電容。其傳輸特性阻抗、損耗、傳播波長(zhǎng)與介質(zhì)材料的關(guān)系同微帶傳輸線相似,與W/b,t/b有關(guān),與微帶傳輸線不同的是t對(duì)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(shù)見(jiàn)表二。
圖三 帶狀線傳輸特性示意
介電常數(shù) | 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(shù)
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(shù)等參數(shù)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(shè)計(jì)者在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中必須靠慮板材特性參數(shù)、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(jié)構(gòu)和板材厚度分配參數(shù),以供PCB設(shè)計(jì)工程師參考。
層數(shù) | 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(zhì)基片,銅皮厚度均為1OZ(35um/1.37mil) |
表三 FR4層壓板結(jié)構(gòu)參數(shù)