制造高頻性印制電路板

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1、制造高頻性卬制電路板，對基板材料的選擇是十分匝要的。在選擇基板材料時，應該注意以下的四點原則。（1）對影響介電特性關(guān)鍵項H的考慮對絕緣基板材料介電體特性的考慮，首要的是耍選擇介質(zhì)損失因數(shù)值小的基板材料?；宀牧系臉渲肿訕?gòu)造中具有極性結(jié)構(gòu)部分，由于在高頻條件下對頻率條件下對頻率信號會產(chǎn)生振動、熱、雜波的變化，至使信號電壓出現(xiàn)衰減。另外，要選擇介民常數(shù)小的基板材料。介電常數(shù)與介電體損失（見圖2屮式2）、信號的傳輸速度（見圖2中式3）、信號的波長的縮短率（見圖2式4）相關(guān)?；宀牧系慕殡姵?shù)值高，波長的縮短率則人。

2、例如,一般的環(huán)氧樹脂?玻璃纖維布基覆銅板（通稱FR?4）的介電常數(shù)（公稱值）為''4.7〃,為了簡便計算讓為、'4.0"。1GHZ的模擬信號的波長在空氣中（空氣的介電常數(shù)為1）為30mm,當傳輸路線為300mm長時，振幅次數(shù)為10個。采用FR-4基板材料的配線圖形，由于它介電常數(shù)比空氣的介電常大4倍，在同樣長度（30mm）的傳輸路線情況下，振幅次數(shù)增加到20個。而在信號的振幅方而，由于反射、吸收的關(guān)系其信號衰減量要大于在空氣中傳輸?shù)乃p量（見圖3）。RF電路、天線電路多采用波長（入）為入/4的設計。由于存在著介

3、電常數(shù)與波長的縮短率成止比的關(guān)系，使用這兩種電路設計，對基板材料要求低的介電常數(shù)的設計。在過去用KHZMHZ頻率電路設計的時代,曾經(jīng)使用過高介電常數(shù)、低介質(zhì)損失因數(shù)的陶瓷基板材料（它的介電常為10,介質(zhì)損失因為0.0002）。在1GHZ傳輸頻率下，信號波長在空氣中為30mm,而采用FR?4棊板材料的配線圖形上的信號波長為15mmoA/4的設計方式卜，配線長度縮短為3.75mm。從印制電路板制造質(zhì)雖:的精度上考慮，使用高介電常數(shù)的基板材料，若想得到所要求的高頻性能是很因難的。因此，在1GHZ以上的電路要求的情況下

4、，采用低介電常數(shù)的基板材料制造PCB是十分必要的。而使用有機樹脂系基材，要比陶瓷基材更易實現(xiàn)基板材料的低介電常數(shù)、低介質(zhì)損失因數(shù)化的要求。表1介紹了目前市場上具有代表性的有機樹脂類的低介電常數(shù)性基板材料產(chǎn)品。（2）在頻率變化卜-的對介電體特性的考慮圖4給出了II前一般所用的典型基板材料一一FR-4覆銅板及具體代表性的低介電常數(shù)的皐材料，在不同的頻率條件下的介電常數(shù)和介質(zhì)損失因數(shù)的變化情況。從圖4的測試結(jié)果可以看心低介電常的基板材料，在1GHZ以上在介屯特性上是基木變化不大的。而在1MHZ-1MHZ頻率范圍內(nèi)，它

5、的介電特性測定值''混亂"一一變化跳動較人。FR-4M板材料的介電常數(shù)在1MHZ時是4.7,在1GHZ時是4.3。隨著頻率條件的不同而略微有變化。并且從1MHZ到1GHZ的頻率增高，它表現(xiàn)出略微下降的趨勢。（3）在環(huán)境變化下的對介質(zhì)體特性的考慮選擇高頻電路用的基板材料，還應該注意考察在高頻元器件發(fā)熱量大的借況下，以及在高溫、高濕環(huán)境情況下，基板材料的介電特性的變化人小。一般要選擇在上述環(huán)境變化下介電特性變化小的基板料。在高溫、高濕環(huán)境情況下，一般的基板材料的￡和tan。值是上升的。因此，根據(jù)所使用的環(huán)境中的溫度

6、、濕度的變化情況，去學握某材料的介電特性能變化量，是十分重要的。（4）在頻率、溫濕度變化下的對介電特性穩(wěn)定性的評價對基板材料介電特性在頻率、溫濕度變化下的穩(wěn)定性的評價，首先要用這種基板材料制作出測試專用印制電路板。然后采用屯路分析的手段，對S參數(shù)的進行測定（S21：減衰量、S11：反射量）。并檢測其位相特性、VSWR、特性卩II抗等。在檢測中必須要注意考慮在檢測中的影響度。這種檢測中止差，對檢測結(jié)果的準確性影響是至關(guān)重要的。3.冇關(guān)板材料組成結(jié)構(gòu)的設計3.1基板材料的介電特性的穩(wěn)定化為了實現(xiàn)高頻電路下波長的縮短

7、，要求基板材料具冇穩(wěn)定的介常數(shù)值。即從微觀角度上講，介電常數(shù)值達到均勻一致。對于有玻纖布增強的基板材料來講，實現(xiàn)這一特性的巫耍途徑，是某板材料的構(gòu)成耍100%的采用經(jīng)開纖處理過的玻璃纖維布。從而達到基板材料組成屮的玻璃纖維布與樹脂分布的均一化（見圖5）。玻璃纖維布的開纖處理，是采用高壓射水的方法對玻璃纖維布進行再加工的一種處理。末經(jīng)開纖處理的玻纖經(jīng)緯紗交織點凸起，四周孔隙明顯。而利用高壓水對玻纖布的經(jīng)緯紗踞在布而的部分進行''噴水針刺法"開纖處理的玻纖布，其經(jīng)緯紗中的纖維開松，均勻散開而呈為扁平狀。它的經(jīng)緯紗交

8、織點的凸起得減緩。它的纖維分散開來，填充了交織點周圍的孔隙，這樣起到了有利于在基板材料各個部位的樹脂均勻一致分布的效果。玻璃纖維布的介電特性見圖6、樹脂的介電特性見圖7。人多的板材料，其樹脂的重量比在35-65%范圍。圖8、圖9所示了以FR?4為例的基板材料中不同樹脂量與不同頻率的介電特性對應關(guān)系。從圖8中可惡看出：當樹脂量越高越接近樹脂本身的介電常數(shù)值，整個基板材料的介電常數(shù)農(nóng)現(xiàn)越低