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PCB发展需求—— 高频高速化

2020-01-02 11:21:35

电子通信技术从有线到无线,从低频、低速到高频、高速。现在的手机性能已进入4G并将迈向5G,就是有更快传输速度、更大传输容量。全球云计算时代到来使数据流量成倍增加,通讯设备高频高速化是必然趋势。PCB为适合高频、高速传输的需要,除了电路设计方面减少信号干扰与损耗,保持信号完整性,以及PCB制造保持符合设计要求外,重要的是有高性能基材。

设计工程师为解决PCB增加速度和信号完整性,主要是针对电信号损失属性。基材选择的关键因素介电常数(Dk)与介质损耗(Df),当Dk低于4与Df0.010以下为中Dk/Df级层压板,当Dk低于3.7与Df0.005以下为低Dk/Df级层压板,现在有多种基材进入市场可供选择


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目前较多采用的高频电路板基材主要是氟系树脂、聚苯醚(PPO或PPE)树脂和改性环氧树脂这三大类材料。氟系介质基板,如聚四氟乙烯(PTFE)介电性能较低,通常应用在5GHz以上。另外还有用改性环氧FR-4或PPO基材。

对高频用覆铜板除了上述树脂等绝缘材料性能有特殊要求外,导体铜的表面粗糙度(轮廓)也是影响信号传输损耗的一个重要因素,这是受集肤效应(SkinEffect)的影响。集肤效应为高频信号传输时在导线产生电磁感应,在导线截面中心处电感较大,使得电流或信号趋于导线表面集中。导体表层粗糙度影响到传输信号损失,表面光滑损失小。

在相同频率下,铜表面粗糙度越大,信号损耗越大,所以我们在实际生产中尽可能控制表面铜厚的粗糙度,粗糙度在不影响结合力的情况下越小越好。特别是对10GHz以上范围的信号。在10GHz时铜箔粗糙度需要低于1μm,使用超平面铜箔(表面粗糙度0.04μm)效果更佳。铜箔表面粗糙度还需结合适宜的氧化处理和粘合树脂系统。在不久的将来,会有一种几乎没有轮廓的涂有树脂的铜箔,能有更高的剥离强度并且不影响介质损耗。

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