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高頻電路板設(shè)計(jì)中銅箔對于電氣性能的影響

2017-04-19

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隨著未來可使用頻率的升高,對于高頻電路板設(shè)計(jì)的理念也在發(fā)生改變,例如高頻電路板越來越多的由單、雙面板向多層板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移,復(fù)雜的金屬化過孔結(jié)構(gòu)(任意層間互聯(lián))正在取代簡單的金屬化過孔或者非金屬化過孔結(jié)構(gòu),在高頻電路板設(shè)計(jì)中不同類型的銅箔對電氣性能的影響不同。

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1.高頻電路板設(shè)計(jì)中不同類型銅箔對電性能的影響

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高頻電路板設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師選材時對于PCB板材的介電常數(shù)(Dk)和正切角損耗(Df)通常比較關(guān)注,對于銅箔的選擇往往只關(guān)注銅箔的厚度,容易忽略了不同類型銅箔的粗糙度對于產(chǎn)品電氣性能的影響。

高頻電路板設(shè)計(jì)中銅箔對于電氣性能的影響

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通過對于不同類型銅箔與介質(zhì)接觸面的微觀形貌SEM分析可見,不同類型的銅箔的粗糙度存在較大差異,在微帶線的設(shè)計(jì)中,銅箔與介質(zhì)接觸面的粗糙度將直接影響整個傳輸線路的插入損耗。

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對于帶狀線的設(shè)計(jì)而言,除了要考慮銅箔Treated side的粗糙度之外,還需要考慮銅箔Untreated side以及線條側(cè)壁的粗糙度,而這兩方面粗糙度的大小與PCB板廠的加工工藝以及加工能力有較大的關(guān)系,需對底銅厚度選擇、蝕刻藥水或內(nèi)層粗化藥水等進(jìn)行管控。否則,帶狀線表面的粗糙度過高,或者線條邊緣的殘銅都會導(dǎo)致傳輸線路電性能指標(biāo)的惡化,例如:插損、駐波、互調(diào)等。

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高頻電路板設(shè)計(jì)中銅箔對于電氣性能的影響

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2. 高頻電路板設(shè)計(jì)中傳輸線形式

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傳輸線和波導(dǎo)都可以作為高頻信號傳輸?shù)妮d體,而TEM傳輸線結(jié)構(gòu)中的微帶線(Micro-strip line)、帶狀線(Strip-line)和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的基片集成波導(dǎo)(SIW, Substrate Integrated Waveguide)都被應(yīng)用在高頻電路板設(shè)計(jì)中。

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高頻電路板設(shè)計(jì)中,就高頻信號在不同傳輸線路中的衰減與銅箔之間的關(guān)系來講,微帶線和帶狀線受到銅箔的影響要遠(yuǎn)大于SIW結(jié)構(gòu)中銅箔的影響(或者說SIW結(jié)構(gòu)中介質(zhì)的損耗對于整個傳輸線路插損的貢獻(xiàn)率更大)。

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3.高頻電路板應(yīng)用PCB板材選?。敖橘|(zhì)+銅箔”優(yōu)選組合

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對于高頻應(yīng)用PCB板材的選取,需要綜合考量材料介質(zhì)基礎(chǔ)性能指標(biāo)(Dk,Df, CTE, TcK,尺寸穩(wěn)定性,熱導(dǎo)系數(shù)等)、搭配何種銅箔、可加工性(多層板加工)、穩(wěn)定性(一致性)、成本等多方面的因素。

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從適用頻率以及設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性來講,TLY-5, TLY-5Z和TSM-DS3搭配ULP銅箔有著各自適用范圍:

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(1)“TLY-5+ULP銅箔”可適用于高至77GHz的設(shè)計(jì),如果有多層板的結(jié)構(gòu),層數(shù)以不高于6層且PCB板總厚不超過40mil為宜,不適合金屬化過孔太多的設(shè)計(jì)。

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(2)“TLY-5Z+ULP銅箔”適合頻率低于30GHz的設(shè)計(jì),如果有多層板的結(jié)構(gòu),層數(shù)以不高于12層且PCB板總厚不超過120mil為宜。

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高頻電路板設(shè)計(jì)中,對于“介質(zhì)+銅箔”組合的選擇,除了電氣性能最優(yōu)的原則之外,還應(yīng)同時考慮PCB可加工性(復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)性)和成本等多方面的影響因素,以期找到一個最佳的平衡點(diǎn)。

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以上就是整個高頻電路板設(shè)計(jì)中銅箔對于電氣性能的影響的分享了。

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