高频布线工艺和PCB板选材-message.PDFVIP

高频布线工艺和PCB 板选材 摘要：本文通过对微带传输特性、常用板材性能参数进行比较分析，给出用于无线通信模拟 前端、高速数字信号等应用中PCB 板材选取方案，进一步从线宽、过孔、线间串扰、屏蔽 等方面总结高频板PCB 设计要点。 关键字：PCB 板材、PCB 设计、无线通信、高频信号 近年来在无线通信、光纤通信、高速数据网络产品不断推出，信息处理高 速化、无线模拟前端模块化，这些对数字信号处理技术、IC 工艺、微波PCB 设 计提出新的要求，另外对PCB 板材和PCB 工艺提出了更高要求。 如商用无线通信要求使用低成本的板材、稳定的介电常数 （ε变化误差在 r ¡ 1-2 ％间）、低的介电损耗 （0.005 以下）。具体到手机的 PCB 板材，还需要有 多层层压、PCB 加工工艺简易、成品板可靠性高、体积小、集成度高、成本低 等特点。为了挑战日益激烈的市场竞争，电子工程师必须在材料性能、成本、加 工工艺难易及成品板的可靠性间采取折衷。 目前可供选用的板材很多，有代表性的常用板材有：环氧树脂玻璃布层压板 FR4 、多脂氟乙烯PTFE 、聚四氟乙烯玻璃布F4 、改性环氧树脂FR4 等。特殊板 材如：卫星微波收发电路用到蓝宝石基材和陶瓷基材；微波电路基材GX 系列、 TACONIC TLY 系列、TACONIC TLX 系列、TACONIC RF 系列、TACONIC TLX 系列、TACONIC TRF 系列、LCAM 系列。它们使用的场合不同，如FR4 用于 1GHz 以下混合信号电路、多脂氟乙烯PTFE 多用于多层高频电路板、聚四氟乙 烯玻璃布纤维F4 用于微波电路双面板、改性环氧树脂FR4 用于家用电器高频头 （500MHz 以下）。由于FR4 板材易加工、成本低、便于层压，所以得到广泛应 用。 下面我们从微带传输线特性、多层板层压工艺、板材参数性能比较等多个方 面分析，给出了对于特殊应用的PCB 板材选取方案，总结了高频信号PCB 设计 要点，供广大电子工程师参考。 1 微带传输线传输特性 板材的性能指标包括有介电常数ε、损耗因子 （介质损耗角正切）tg δ、表 r 面光洁度、表面导体导电率、抗剥强度、热涨系数、抗弯强度等。其中介电常数 ε、损耗因子是主要参数。 r 高速数据信号或高频信号传输常用到微带线 （Microstrip Line ），由附着在介 质基片两边的导带和导体 w 接地板构成，且导带一部分 暴露在空气中，信号在介质 t 基片和空气这两种介质中 ε 传播引起传输相速不等会 r 产生辐射分量、如果合理选 d 用微带尺寸这种分量很小。 图 一 基片结构示意 如图一基片结构所示，铜皮厚t 一般很小，在0.5OZ （17¦ m、0.7mil ）到1 OZ 1 （35¦ m、1.35mil ），导带特性有基片介电常数ε、线宽W、板厚d 决定。 r （1）微带传输线特性阻抗 微带传输线的特性阻抗Z0 计算如下： 当w/d ≤1，微带传输线的特性阻抗Z0 表示为： 60 8d w  Z Z0 ln   0 e  w 4d  当 w/d ≥1，微带传输线的特性阻抗Z0 表示为：