● 什么叫高頻?
通常短波頻率≥300MHz,即波長(zhǎng)≤1米的范圍,稱作高頻。
● 什么叫微波?
通常頻率≥1GHz(100MHz),波長(zhǎng)≤300mm的電磁波,稱作微波。
● 高頻微波印制板
在高頻微波基材覆銅板上,加工制造成的印制板叫高頻微波印制板。
類型:?jiǎn)?、雙、多層,剛性。
高頻基材+普通FR4基材,制成的是混合型多層板。
高頻基材+金屬基,混合壓成的基材制成的印制板叫高頻金屬基印制板。
快速發(fā)展原因
通信業(yè)的快速進(jìn)步,原有的民用通信頻段擁擠,高頻通信部分頻段(軍用)逐漸讓給 民用。民用高頻通信獲得超常規(guī)速度發(fā)展。
衛(wèi)星接收,基站,導(dǎo)航,醫(yī)療,運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域大顯身手。
● 高保密性,高傳送質(zhì)量,要求移動(dòng)電話,汽車電站,無(wú)線通信向高頻化發(fā)展。
高畫(huà)面質(zhì)量,要求廣播電視傳輸用甚高頻播放節(jié)目。
高信息量傳送信息,要求衛(wèi)星通信,微波通信,光纖通信必須高頻化。
● 計(jì)算機(jī)技術(shù)處理能力增加,信息存儲(chǔ)容量增大,迫切要求信息傳送高速化。
因此,電子信息產(chǎn)品高頻化,高速化對(duì)PCB提出了高頻特性的要求。
高頻微波PCB成為電子信息高新科技產(chǎn)業(yè)必不可少的配套產(chǎn)品。
對(duì)基材的要求
印制板的整體特性,加工性能,長(zhǎng)期可靠性,在很大程度上取決于基板材料。
● 為達(dá)到高頻高速傳送信號(hào),要求基材必須考慮:
(1)Dk(εr),dielectric constant,或 relative permittivity,介電常數(shù)。
(2)Df(tanδ),loss tangent,或 Dissipation Factor,介質(zhì)損耗因素(介質(zhì)損耗角 正切)。
● 基材結(jié)構(gòu):玻纖,樹(shù)脂,填料。
● CTE(熱膨脹系數(shù))。
● 其它—?jiǎng)冸x強(qiáng)度,絕緣電阻,Tg,阻燃,吸水性…
介電常數(shù)Dk
(1)定義:某電介質(zhì)電容器的電容與同樣構(gòu)造的電容器在真空狀態(tài)下電容之比。
(2)覆銅板的介電常數(shù)
● 覆銅板基板由樹(shù)脂,增強(qiáng)材料(布、纖維、紙),填充劑組成,構(gòu)成電的絕緣體,稱為電介質(zhì)。基材實(shí)際上就是整塊印制板中的一個(gè)電容器。
● Dk大,表示存儲(chǔ)電能大,電路中信號(hào)傳播速度就會(huì)變低。
● Dk小,電信號(hào)傳播速度就快。
● 通常,印制板上的電流信號(hào)的電流方向,是正電、負(fù)電相互交替變化的,這樣頻率化的交換,相當(dāng)于 “充電—放電—充電” 的過(guò)程。在互換中,只要有少量電容存留,就會(huì)影響傳輸速度。
在高頻線路中,信號(hào)傳播速度公式:
V—信號(hào)傳播速度
K—常數(shù)
C—光速,3×108m/s
Dk—基板介電常數(shù)
● 降低Dk,有利于提高信號(hào)的傳播速度。Dk越大,傳輸速度就會(huì)越低。Dk越小,傳輸速度越快。
● 因此,利用PCB的低介電常數(shù),來(lái)達(dá)到信號(hào)傳播的高速度。
這就是為什么高頻微波印制板要求低介電常數(shù)的原因。
(3)低Dk基材
● PTFE(聚四氟乙烯),俗稱Teflon。
分子結(jié)構(gòu):
分子結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,因而具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、電氣性能。相對(duì)密度2.14~2.20。熔點(diǎn)327℃,吸水性(24小時(shí))<0.01%。
● “塑料王”:耐許多強(qiáng)腐蝕性物質(zhì),至今尚無(wú)一種能在300 ℃ 以下溶解它的溶劑。
● PTFE,Dk=2.1,很低。
聚四氟乙烯玻纖布覆銅板,在12GHz下,Dk=2.60;在1MHz下,Dk=2.62。而FR4的Dk=4.9。因此,PTFE的Dk比FR4低47%,PTFE印制板的信號(hào)傳播速度快40%以上。
● PTFE缺點(diǎn)
剛性差,銑外形毛刺多,PTH困難,成本高,加工困難。
除FTFE外,其它Dk低的基材
基材的Dk低,需選用低Dk樹(shù)脂,玻纖,填料。
聚丙醚Dk2.5,氰酸酯2.9,聚丁二烯3.0,環(huán)氧樹(shù)脂3.9,電子級(jí)玻纖Dk6.6,新型NE玻纖布4.4。
低Dk樹(shù)脂+低玻纖布組合加工而成的低Dk覆銅板有以下幾類:
PI—聚酰亞胺環(huán)纖布覆銅板,Dk3.8;PPO—聚苯醚玻纖布覆銅板,Dk3.5;
CE—氰酸酯玻纖布覆銅板,Dk4.0;BT—雙馬來(lái)酰亞胺改性三嗪Dk4.1~4.3。
● 最低Dk的基材
Dk=1.15~1.35(不含PTFE)
介質(zhì)損耗Df=0.002-0.005,比重0.35g/cc,吸水率<0.5%。
峰房式結(jié)構(gòu)。輕型,不耐熱。