本演講將討論如何正確選擇PCB層壓板或材料。在選擇開始之前，有許多因素需要考慮。確保材料特性符合您的特定電路板要求和最終應(yīng)用。今天，我們將重點(diǎn)關(guān)注適用于高速PCB設(shè)計(jì)的材料的介電特性，成本和可制造性。

其中一個主要問題我們在制造PCB時面臨的是PCB設(shè)計(jì)師經(jīng)常過度依賴材料數(shù)據(jù)表。不要誤解我的意思，數(shù)據(jù)表為設(shè)計(jì)人員提供了材料電氣特性的詳盡描述，電氣特性是高速應(yīng)用的首要考慮因素。然而，考慮到各種現(xiàn)實(shí)制造問題，數(shù)據(jù)表不盡如人意，而現(xiàn)實(shí)世界的制造問題也很重要，因?yàn)樗鼈儠绊懏a(chǎn)量和成本。

PCB材料類別

因此，讓我們直接進(jìn)入。在選擇高速PCB層壓板時，關(guān)于一個，可制造性和兩個成本必須關(guān)注的主要問題是什么？我們來看看這張圖表吧。為方便起見，我們根據(jù)材料的信號損失特性將重要材料分類到桶中。

在左邊，我們有像FR-4這樣的材料。這些是您的標(biāo)準(zhǔn)日常材料，例如來自中國的材料，如南亞，以及來自美國的材料，如Isola。 FR-4是可用于任何應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)材料，但它們也是最損耗的層壓板。它還可能存在大量其他電氣和機(jī)械問題，如果您遇到FR-4問題，請給我發(fā)電子郵件。我很樂意提供幫助。

當(dāng)我們?yōu)g覽圖表時，您可以看到應(yīng)用程序PCB材料損耗較小，速度較快的應(yīng)用程序。 Rogers 4350的表現(xiàn)與Megtron 6和Itera類似，因此當(dāng)您需要這種性能水平時，這些是您應(yīng)該考慮的材料。

信號丟失和工作頻率

因此，出現(xiàn)了問題。哪種PCB材料特性可以解釋PCB電氣性能的差異，以及這些差異如何影響PCB材料成本？事實(shí)證明，在高速PCB設(shè)計(jì)的材料性能方面，有三個主要因素需要評估。工作頻率下的信號損耗是多少？您是否應(yīng)該關(guān)注編織效果，以及材料在構(gòu)造中的堆疊有多容易？

首先，我們來看看信號丟失與工作頻率之間的關(guān)系。從圖中可以看出，信號損失與頻率之間存在直接關(guān)聯(lián)。與此同時，我們也可以看到某些材料的損耗比其他材料低。這是我們在上一張圖表中用于創(chuàng)建物料分類桶的基礎(chǔ)。該圖表顯示哪些材料在較高速度下可能更好地電氣化。

接下來，讓我們根據(jù)材料分類比較直接成本。從圖表中可以看出，損耗較少的材料成本更高。您必須確定哪些材料最適合您的特定項(xiàng)目。如您所見，Rogers 4350B材料高于Megtron 6或Itera，即使電氣性能相似。在微波爐類別中，Taconic RF-35的成本與此類別中的其他材料相比便宜約30％。

非PTFE材料

讓我們深入研究非PTFE材料。我們稍后會回到PTFE材料?，F(xiàn)在，所有這些材料的表現(xiàn)都有些相似，而且成本有些相似，但是成本差異是合理的，使用成本較高的材料有什么優(yōu)勢呢？

首先，我們必須了解材料結(jié)構(gòu)，還必須了解玻璃對特性阻抗的影響。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是了解編織效果和不同類型的玻璃布。如您所見，不同的玻璃結(jié)構(gòu)將影響DK分布。具有松散編織的板將具有更大的板厚變化和更大的DK分布變化。然而，緊密編織將具有更一致的板厚度和更均勻的DK分布。材料的有效DK與穿過電介質(zhì)的信號保持一致。

從制造角度來看，真正重要的是編織更緊密的電路板更容易制造。當(dāng)玻璃編織更加一致時，機(jī)械激光鉆孔也變得更加一致。

除玻璃編織外，還有兩種其他類型的玻璃可供選擇，Si玻璃或E玻璃。 E玻璃是主要的玻璃類型。它的厚度在1.3密耳到6.8密耳之間變化。從圖表中可以看出，5千兆赫的E玻璃DK為6.5，而DF為.006?，F(xiàn)在，Si玻璃比E玻璃更純凈，因此，Si玻璃的5千兆赫茲的DK為4.5，DF為0.004。如果你問我，層壓板與E玻璃相比的成本要高出約15％，非常值得。

間接成本

現(xiàn)在，我們來看看一些間接成本。重要的是要記住，我們不能單獨(dú)查看材料的成本。事實(shí)上，大部分總成本并非來自直接材料成本，而是來自與PCB材料相關(guān)的PCB工藝成本。

影響制造成本的關(guān)鍵因素之一是層壓。中等，低和極低損耗類別的材料通常以與FR-4相同的方式制造，盡管某些材料在尺寸上比其他材料更穩(wěn)定，并且一些材料更容易激光。

另一方面在RF微波類別中，材料不像非PTFE類材料那樣記錄，因此變得非常難以制造，尤其是在多層疊層中。這種困難主要是因?yàn)镻TFE材料存在拉伸問題。通常，我們在層壓之前使用擦洗來制備材料，但是對于這類材料，擦洗是一個問題。我們已經(jīng)確定如何在層壓后獲得可靠的附著力，但它仍然很難。

關(guān)鍵制造注意事項(xiàng)

所以，接下來，讓我們討論處理混合PCB疊層時的關(guān)鍵制造考慮因素。首先，確保混合堆疊中的所有材料都與您的層壓周期兼容。在層壓過程中，一些材料需要比其他材料更高的溫度和壓力。在提交設(shè)計(jì)之前，請檢查材料數(shù)據(jù)表以確認(rèn)正在使用兼容材料。

混合堆疊中的第二個考慮因素是鉆孔參數(shù)，以確保正確的孔形成。鉆頭的進(jìn)給量和速度根據(jù)堆疊中的材料而變化。如果你的疊層是純粹的結(jié)構(gòu)，意味著它是完全相同的材料，而不是混合結(jié)構(gòu)，必須調(diào)整進(jìn)給和速度。例如，某些設(shè)置產(chǎn)生大量熱量，如果材料不能承受熱量，則可能會有一些變形。您還應(yīng)該考慮到不同材料的鉆取方式不同。例如，羅杰斯將鉆頭磨得更快，從而影響成本。

鉆孔后和沉積前，有孔壁準(zhǔn)備。不同材料需要不同的等離子制造商之間的一個骯臟的小秘密是，并非所有人都根據(jù)材料改進(jìn)我們的工藝。每個通用類別都有流程指南，但為了絕對可靠和按時交付，制造商應(yīng)該根據(jù)每種材料改進(jìn)流程。

混合材料的疊加指南

接下來，我們將回顧三個疊加并討論混合材料的一些基本疊加指南。 Stackup頭號是使用Rogers 3000材料的純Rogers疊加。它是一種多層結(jié)構(gòu)，在較高溫度下需要較長的停留時間。該層壓過程稱為熔融粘合。只有極少數(shù)制造商，如Sierra Circuits，擁有設(shè)備和專業(yè)知識來執(zhí)行此操作。

第二個堆疊是使用Rogers和Isola材料的混合堆疊。設(shè)計(jì)人員使用這種方法可以節(jié)省材料成本并有助于多層疊層的可制造性。羅杰斯不適合順序?qū)訅汗に嚕€有其他材料供應(yīng)商，如Taconic和Isola，他們生產(chǎn)的材料與羅杰斯相似，并沒有這些限制。過去，很難控制這些B級材料的壓出厚度?，F(xiàn)在，憑借更好的設(shè)備，更好的過程控制，客戶可以期待一致性并獲得好處。

第三個也是最后一個是僅由Taconic材料組成的堆疊。這些材料雖然基于玻璃布，但具有與羅杰斯材料類似的性能，并且更容易制造。使用玻璃布，材料也變得尺寸穩(wěn)定。

混合疊加指南

現(xiàn)在，讓我們討論一些混合疊加指南。在處理混合結(jié)構(gòu)時，我們建議如下。使用高性能材料作為核心。 FR-4預(yù)浸料層壓板。平衡FR-4部分，不要使用Tg較低的材料的高Tg電介質(zhì)或粘合膜。

所以，你有它。我們回顧了如何基于性能和成本（包括可制造性）選擇高速材料，并且我已經(jīng)回顧了三個相對復(fù)雜的堆疊。

在您返回設(shè)計(jì)之前參加我們的PCB材料測驗(yàn)！