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隨著微處理器和信號轉換傳輸器件運行速度提升，數字電路的運行速度也達到一個更高層次：100Gbps。使用通用的PCB板材將不能達到高速信號要求，電路板的選材將會決定產品的性能。 選 擇PCB板材必須在滿足設計需求、可量產性、成本中間取得平衡點。簡單而言，設計需求包含電氣和結構可靠性這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子(大 于GHz的頻率)時這板材問題會比較重要。例如，現在常用的FR-4材質，在幾個GHz的頻率時的介質損Df(Dielectricloss)會很大，可 能就不適用。 舉 例來說，10Gb/S高速數字信號是方波，它可以看作是不同頻率的正弦波信號的疊加。因此10Gb/S包含許多不同頻率信號：5Ghz的基波信號、3階 15GHz、5階25GHz、7階35GHz信號等。保持數字信號的完整性以及上下沿的陡峭程度和射頻微波(數字信號的高頻諧波部分達到了微波頻段)的低 損耗低失真傳輸一樣。因此，在諸多方面，高速數字電路PCB選材和射頻微波電路的需求類似。 在 實際的工程操作中，高頻板材的選擇看似簡單但需要考慮的因素還是非常多的，通過本文的介紹，作為PCB設計工程師或者高速項目負責人，對板材的特性及選擇 有一定的了解。了解板材電性能、熱性能、可靠性等。并合理使用層疊，設計出一塊可靠性高、加工性好的產品，各種因素的考量達到最佳化。 下面將分別介紹，選擇合適的板材主要考慮因素： 1、可制造性： 比如多次壓合性能如何、溫度性能等、耐CAF/耐熱性及機械韌(粘)性(可靠性好)、防火等級; 2、與產品匹配的各種性能(電氣、性能穩定性等)： 低損耗，穩定的Dk/Df參數，低色散，隨頻率及環境變化系數小，材料厚度及膠含量公差小(阻抗控制好)，如果走線較長，考慮低粗糙度銅箔。另外一點，高速電路的設計前期都需要仿真，仿真結果是設計的參考標準。“興森科技-安捷倫(高速/射頻)聯合實驗室”解決了仿真結果和測試不一致的業績難題，做過大量的仿真和實際測試閉環驗證，通過獨有方法能做到仿真和實測一致。 3、材料的可及時獲得性： 很多高頻板材采購周期非常長，甚至2-3個月;除常規高頻板材RO4350有庫存,很多高頻板都需要客戶提供。因此，高頻板材需要和廠家提前溝通好，盡早備料; 4、成本因素Cost： 看產品的價格敏感程度，是消費類產品，還是通訊、醫療、工業、軍工類的應用; 5、法律法規的適用性等： 要與不同國家環保法規相融合，滿足RoHS及無鹵素等要求。 以 上各個因素中，高速數字電路運行速度是PCB選擇考慮的主要因素，電路的速率越高，所選PCBDf值就應該越小。具有中，低損耗的電路板材將適合 10Gb/S的數字電路;具有更低損耗的板材適用25Gb/s的數字電路;具有超低損耗板材將適應更快的高速數字電路，其速率可以為50Gb/s或者更 高。 從材料Df看： Df介于0.01～0.005電路板材適合上限為10Gb/S數字電路; Df介于0.005～0.003電路板材適合上限為25Gb/S數字電路; Df不超過0.0015的電路板材適合50Gb/S甚至更高速數字電路。 常用的高速板材有： 1)、羅杰斯Rogers：RO4003、RO3003、RO4350、RO5880等 2)、臺耀TUC:Tuc862、872SLK、883、933等 3)、松下Panasonic：Megtron4、Megtron6等 4)、Isola：FR408HR、IS620、IS680等 5)、Nelco：N4000-13、N4000-13EPSI等 6)、東莞生益、泰州旺靈、泰興微波等 當然還有很多其他高頻板材，比如Arlon(去年被羅杰斯收購)、Taconic，都是老品牌射頻微波板廠，性能有保障。 以上綜述了如何選擇高速板材以及設計注意事項，實際中應用還得根據具體案例具體分析，如需要更準確的仿真評估或測試驗證，可以與我們取得聯系。 |
