G高频板件材料选择与多层板设计要求学习教案

1、会计学1G高频板件材料选择与多层板设计要求高频板件材料选择与多层板设计要求第1页/共42页 1.1用共振腔法评估了10M-10GHz下的Dk/Df：常规材料Tg140 FR-4 Dk较小变化稳定；无填料板材较FR-4次之；有填料高Tg的Dk大变化较大；各种类型Df相似。实测常见FR-4 基材Dk/Df随频率变化：不同频率DK有明显变化1.实验检测：Dk/Df评估第2页/共42页第3页/共42页 2.0 高频印制板材料的综合性能要求 介电性能方面： 该指标是高频料参数中影响射频信号的关键因素 介质损耗Df：0.008 是PCB基材介电性能的基础标杆。 耐热及导热性能： 常规Fr-4板材：Tg14

2、0-180；TD：310-330。 导热系数：mK； 微波高频材料： Tg170-350；TD：310-450 导热系数：mK； 机械性能方面：主要需考究层压变形、钻孔、外形机加、除胶流程等。 生产成本方面：包括板材选择 设计方案 表面处理 第4页/共42页高频材选材评估原则：5G到来，高频板料如何选择对高频类PCB板基材的选择、评估综合考虑下述四点要求：第5页/共42页第6页/共42页第7页/共42页图1、DK 3.66, 1oz相同材料在不同厚度下微带线插入损耗及各组成部分的对比第8页/共42页第9页/共42页图2、1/2oz 厚度下不同铜箔表面粗糙度比较第10页/共42页第11页/共42

3、页基于1/2oz压延铜5mil RT/duriod 6002(RO3003)材料不同表面处理工艺的插损比较第12页/共42页第13页/共42页第14页/共42页第15页/共42页图5、电路的基本热模型左）图是基本的热流模型，右）图是微带线电路的热流剖面图模型第16页/共42页第17页/共42页图6、仿真计算温度上升随Tc和Df的变化第18页/共42页第19页/共42页图7、不同材料及厚度下热量测试的对比因此，对电路的热量管理要选择相对薄的电路材料，同时选择高导热率、铜箔表面光滑、低损耗因子等材料特性有利于降低微波毫米波频段下电路的发热情况。 第20页/共42页第21页/共42页第22页/共42

4、页3.1 多层高频印制板材选材评估原则（2）其它原则 材料选择： 介电常数均可，介电常数的纯陶瓷板不宜压合。 粘接片需要采用对应的高频专用粘结片；必要时与印制板生产厂家沟通协调。 压合材料满足Z轴膨胀系数要求，必须选择相同型号板料进行压合； 需要多次压合时，必须选择低膨胀系数材料，系数要求：X，Y方向小于20ppm/为佳；Z轴方向小于50 ppm/为佳 ；具体选择可以选查阅材料膨胀系数； 选择材料还有考虑材料本身表面绝缘强度以及粘结片的体积绝缘强度：如板材TC350TM仅为7；粘结片RO3006TM仅为1X105 ； 原则上：存在8mil以下间距的线路或者层间介厚情况，设计均需要考虑绝缘强度标

5、准问题，以便生产厂家有效管控。 第23页/共42页3.2 不同类型多层板设计说明要求：3.2.1 混压板： 材料选择：一般选择一定陶瓷含量的高频材料与高Tg的Fr-4材料进行混压,高频材料的介电常数一般。原因：特氟龙材料属于热塑性，压合时热胀冷缩系数非常大，不能与Fr-4材料匹配，会导致印制板严重翘曲。粘结片为常规FR-4即可。 叠层结构说明：也可采用图形标注说明 标注说明要求：1）各层介质层厚度及铜厚，误差范围；2）射频阻抗线的尺寸及精度要求； 3）外形误差；第24页/共42页3.2 不同类型多层板设计说明要求：3.2.2 混压板： 混压埋铜设计1：全埋 叠层结构说明:（加图） 标注说明要求

6、：1）各层介质层厚度及铜厚，误差范围；2）射频阻抗线的尺寸及精度要求； 3）外形误差；第25页/共42页3.2 不同类型多层板设计说明要求：3.1 混压板： 混压埋铜设计2：半埋 叠层结构说明： 标注说明要求：1）各层介质层厚度及铜厚，误差范围；2）射频阻抗线的尺寸及精度要求； 3）外形误差；第26页/共42页第27页/共42页6层8层第28页/共42页第29页/共42页8层盲孔纯压+背钻结构图:背钻界面介质层厚度；第30页/共42页第31页/共42页第32页/共42页第33页/共42页4.1 来料的有效管控4.2 线路精度的保证4.3 特殊钻孔要求4.4 印制板分层质量风险警示4.5 线路结

7、合力低质量风险警示4、高频印制板质量管控要点及使用注意事项第34页/共42页第35页/共42页 线路缺陷严控： 高频高速类印制板线路中传送的不是电流，而是高频电脉冲信号，线路上的凹坑、铜瘤、缺口、针孔等缺陷均会影响传输，频率越高影响越大，绝对不允许线路开短路修理。 质量控制对策： 对高频微波印制板内外层线路进行100%的AOI线路检测：微波高频信号线路缺陷可以得到有效管控。 4.2 微波信号线路图形精度的保证1：第36页/共42页部分高频材料含有大量的填料(如左图)；受树脂特性影响玻纤浸润性很差(如下图)： 4.3 多层板的钻孔参数需要特殊管控：第37页/共42页 钻孔需考究叠板数、进给速及转速，并适当牺牲钻咀及锣刀的使用寿命，否则容易出现钻孔披锋毛刺大、芯吸(灯芯)偏大等。如某款陶瓷料R-5对钻咀磨损的SEM表征如下，相对于常规FR-4而言，钻咀寿命需大大降低。回刀速度对钻孔影响很大，一般采用低回速。第38页/共42页 高频材料压合需快速升温(2.0-5.6/min)、压合温度高(190-220)且时间长(一般90min)等，导致棕化层破坏，压合层结合力下降，容易出现分层爆板风险。 印制板使用过程中需要注意。 4.4 关注多层微波高频板爆板分层风险