PCB板多層層壓板總厚度和層數(shù)等參數(shù)受到PCB的板材特性限制。特殊板材一般可提供的不同厚度的板材品種有限,因而設(shè)計(jì)者在
PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮板材特性參數(shù)、PCB加工工藝的限制。
其中FR4板材有各種厚度,適用于多層層壓的板材品種齊全。下表以FR4板材為例給出一種多層板層壓結(jié)構(gòu)和板材厚度分配參數(shù),以供PCB設(shè)計(jì)工程師參考。
表一 FR4層壓板結(jié)構(gòu)參數(shù)
其中FR4六層板、完成板厚度為1.6mm,其層壓結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖一 六層PCB板層壓結(jié)構(gòu)
下面是FR4/PTFE/F4/S1139/RO4350等幾種板材的參數(shù)說(shuō)明。
表二 PCB板材主要參數(shù)性能比較
板材對(duì)PCB設(shè)計(jì)和加工影響最大的參數(shù)主要是介電常數(shù)和損耗因子。對(duì)于PCB多層板設(shè)計(jì),板材選取還需考慮加工沖孔、層壓性能等。
由以上傳輸線特性阻抗、損耗、傳播波長(zhǎng)分析和板材比較,產(chǎn)品設(shè)計(jì)須考慮成本,市場(chǎng)因素。
因此建議在PCB設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者選取板材考慮如下關(guān)鍵因素:
(1)信號(hào)工作頻率不同對(duì)板材要求不同。
(2)工作在1GHz以下的PCB可以選用FR4,成本低、多層壓制板工藝成熟。如信號(hào)入出阻抗較低(50歐姆),在布線時(shí)需要嚴(yán)格考慮傳輸線特性阻抗和線間耦合,缺點(diǎn)是不同廠家以及不同批生產(chǎn)的FR4板材摻雜不同,介電常數(shù)不同(4.2-5.4)且不穩(wěn)定。
(3)工作在622Mb/s以上的光纖通信產(chǎn)品和1G以上3GHz以下的小信號(hào)微波收發(fā)信機(jī),可以選用改性環(huán)氧樹脂材料如S1139,由于其介電常數(shù)在10GHz時(shí)比較穩(wěn)定、成本較低、多層壓制板工藝與FR4相同。如622Mb/s數(shù)據(jù)復(fù)用分路、時(shí)鐘提取、小信號(hào)放大、光收發(fā)信機(jī)等處建議采用此類板材,以便于制作多層板且板材成本略高于FR4(高4分/cm2左右),缺點(diǎn)是基材厚度沒有FR4品種齊全?;蛘撸捎肦O4000系列如RO4350,但目前國(guó)內(nèi)一般用的是RO4350雙面板。缺點(diǎn)是:這兩種板材不同板厚品種數(shù)量不齊全,由于板厚尺寸要求,不便于制作多層印制板。如RO4350,板材廠家生產(chǎn)的規(guī)格有10mil/20mil/30mil/60mil等四種板厚,而目前國(guó)內(nèi)進(jìn)口品種更少,因此限制了層壓板設(shè)計(jì)。
(4)3GHz以下的大信號(hào)微波電路如功率放大器和低噪聲放大器建議選用類似RO4350的雙面板材,RO4350介電常數(shù)相當(dāng)穩(wěn)定、損耗因子較低、耐熱特性好、加工工藝與FR4相當(dāng)。其板材成本略高于FR4(高6分/cm2左右)。
(5)10GHz以上的微波電路如功率放大器、低噪聲放大器、上下變頻器等對(duì)板材要求更高,建議采用性能相當(dāng)于F4的雙面板材。
(6)無(wú)線手機(jī)多層板PCB板材要求板材介電常數(shù)穩(wěn)定度、損耗因子較低、成本較低、介質(zhì)屏蔽要求高,建議選用性能類似PTFE(美國(guó)/歐洲等多用)的板材,或FR4和高頻板組合粘接組成低成本、高性能層壓板。
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