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充分利用高频材料的技术资源

五月 08, 2020 | I-Connect007
充分利用高频材料的技术资源

大多数大学的工程课程都没有包含太多关于高频印制电路板材料的信息。虽然也有例外,但大多数受过培训、进入这个行业的工程师对高频电路材料知之甚少。这些材料是高频或高速数字PCB的核心,了解这些材料的许多属性对于成功实现基于PCB的应用至关重要。业内有许多资源可以帮助工程师学习高频材料。在讨论这些资源之前,先简要介绍一下高频材料的基本要点。

概述

高频电路材料具有许多特性,在某些应用中,一些特性比其他特性更重要。重要的材料特性包括:介电常数(k)、耗散因子(f)、粘结强度、热膨胀系数(CTE)、吸湿性、Dk 的热系数(TCDK)、基板厚度控制和导热性。还有其他未列出的材料特性;这些特性对于大多数高频或高速数字应用来说通常都很重要。

高频材料的Dk特性通常能够被很好地控制在最小的变化范围内,而低等级电路材料通常Dk的差异很大。大多数高频电路材料都有可证明的Dk公差,这对于设计人员在针对实际应用变化时需要考虑的因素至关重要。与Dk变化相关的属性——TCDk常常会被忽略,该属性是衡量Dk随温度变化的程度。大多数低级材料的TCDk值在200 ppm/℃至400 ppm/℃范围内。为达到良好的TCDK而配制的高频材料,TCDk值通常小于50 ppm/℃。

与Dk变化相关的另一个特性是吸湿性。由于材料的吸湿特性,水蒸汽会被吸收到电路中。水的Dk值约为70,但这个值很大程度上取决于数据收集的频率。水的Dk值较高,由于材料的吸湿性,会增加高频电路的Dk,Dk的变化必然会改变电路的射频或高速数字性能。

在许多情况下,电路材料中对Dk有强制性要求,但在其他情况下,Dk控制可能并不像设计师想象得那么重要。PCB制造商通常会测试电路的阻抗值,作为控制质量的手段,目标阻抗通常为50欧姆。设计者通常认为控制严格的Dk对于阻抗至关重要,但实际上,Dk值是影响电路阻抗中较少考虑的因素。

如果设计师对基本微带电路进行简单的阻抗建模,他们会发现影响阻抗的几个因素中,按影响程度从大到小依次为:(1)电路导体宽度(2)基板厚度(3)铜厚度和(4)Dk。Dk值及其变化是对电路阻抗影响最小的变量。然而,如果设计师进行相同的建模,并观察这4种变量对相位角响应的影响,他们会发现Dk对于相位角一致性比阻抗更重要。设计师应该了解最重要的电路特性,并考虑哪些变量会影响特性的变化及其具体影响。

资源

行业中在有许多关于高频电路材料的上佳资源。例如,www.ipc.org网站上有很多关于这些材料规范和测试方法的信息。此外,IPC通常会提供培训,涉及材料特性以及这些特性对电路制造和性能的影响。

www.ieee.org网站是关于射频和高速数字应用的另一个优秀资源。该网站更多关注电气结构的性能,而不是材料的性能。IEEE网站上有很多关于高频电路材料特性的论文,这些参考文献对于理解这些材料的电气性能非常有帮助。

行业中的高频材料供应商也可提供技术信息,这些信息通常更具体针对其产品,而不是关于这些材料的基本信息。

罗杰斯公司提供有关高频材料的学习信息,涉及如何在具体应用使用这些材料,及一些通用信息。罗杰斯拥有涉及面相当广的技术支持中心,提供免费计算器、视频、文章和其他内容,还可以通过www.rogerscorp.com/techub联系当地工程师获得技术援助。

作者:John Coonrod,罗杰斯公司技术营销经理

标签:
#材料  #高频  #技术资源 

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