在正确的时间使用Low-Dk聚四氟乙烯PCB层?
一个指导原则,有时是长大的高速设计和路由层压制品的使用Dk值低。主要材料设置行业转向与陶瓷填充聚四氟乙烯,这可能与传播强化玻璃。聚四氟乙烯材料在高速或射频系统有很多优点,在一个系统,可能经历一个大的温度变化,但以牺牲更大的成本相比,一个FR4材料。
因为权衡,这是自然的问一个问题:当聚四氟乙烯应该使用?最好看看如何使用这些材料集专业开发团队,特别是在这种情况下,聚四氟乙烯材料低Dk值。虽然我们不能覆盖每一个实例的聚四氟乙烯PCB材料使用在本文中,我们将讨论一些重要的情况。
并不是所有的高速设计需要聚四氟乙烯
回到共同的准则一会儿:有时候说高速设计应该使用较低的损失层压材料如聚四氟乙烯,低Dk值是重要的信号完整性。在现实中,一些PTFE-based材料低Dk值对信号完整性不是那么重要,有时候使用的理由是信号移动得更快。
现实情况是,有其他因素参与选择聚四氟乙烯与修改电力输电线路的长度。相反,设计师应该构建系统阻抗和确保他们的材料选择与下面的地区之一。
mmWave设计
最常见的情况下,设计师将引用需要聚四氟乙烯PCB材料GHz-range射频设计。这是适当的,因为系统中损失将与频率,一般规模和聚四氟乙烯材料低著称的损失。因此,它是有意义的减少这个损失的来源通过使用低损耗角正切材料如陶瓷聚四氟乙烯介质。
下面这个焊接掩模层是一层聚四氟乙烯,提供低介电损失。
在这些频率和聚四氟乙烯PCB层,占主导地位的损失机制不是反射或介电损失。相反,铜和表面粗糙度的损失可能占主导地位。表面粗糙度的损失来自两个来源:
- 从皮肤效应在高频率
- 铜的粗糙度,这与它的生产方法
- 从表面光洁度,可以创建额外的粗糙度在沉积和有磁性的损失
在这些设计中,通常看到较大的层厚度,因为可以降低层数,因为
层数高、低的层厚度
数字系统高的层数是很常见的,这迫使许多设计采用HDI技术。例如,组件与许多针或极细间距BGA包将需要使用较高的层数和/或薄层控制阻抗跟踪到这些包和董事会。当这些痕迹需要的阻抗控制,这在先进的数字系统中很常见,使用许多高速协议,然后层的层厚度和Dk值在确定阻抗和routability变得非常重要。
这就是路由与低Dk聚四氟乙烯PCB材料是有用的。这些材料,跟踪宽度可以达到更广泛特定的特性阻抗目标。这是有益的,因为当跟踪密度较小,生产需求是宽松的。在产品扩展到数以百万计的单位,这样可以确保高质量和专业的过程,需要这两个帮助降低成本。
这对于智能手机PCB可以在聚四氟乙烯复合材料具有非常高的层数要求小的线宽。
允许更广泛的痕迹因为跟踪的阻抗成反比的平方根介电常数(√Dk)。因此,如果给定层厚度、介电常数低然后跟踪可以更广泛。
长渠道
最后的聚四氟乙烯的地方将优先在设计路由长度很长,尤其是在设计,信号必须经过一个或多个连接器。一些例子包括底板/子板系统和其他multiboard系统。
在这些设计中,插入损耗的主要因素确定损失,所以使用一个较小的Dk值将减少这些损失的一部分。注意,相同的铜损因素提到mmWave设计上面仍然适用于长渠道。这种差异在这些系统往往是长通道可能是数字,也可能是在厚层路由微分对。减少损失的聚四氟乙烯材料是重要的,它可以让设计师关注的其他损失因素出现在长渠道(反射和铜的损失)。
总结
PTFE-based复合材料,玻璃增强和无钢筋的,非常有用的材料特性非常有吸引力的电气性能,特别是在高速在射频设计和布局。总结一下,有几个重要的聚四氟乙烯复合材料的情况下与low-Dk优于低损耗FR4材料:
- 当层数高,厚度很小
- 射频板上使用较大的层厚度需要非常低的损失
- 当渠道长,插入损耗占主导地位
仔细思考依赖这些产品的额外成本可能会使你的产品在竞争中处于不利地位。然而,在一些产品,降低损失和更广泛的跟踪宽度启用low-Dk和损耗低的材料是非常重要的。层厚度的情况下得到小的另一个选项是使用灵活的聚酰亚胺作为基础材料,目前在智能手机和其他移动产品。
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