Zuhause > Ressourcen > Blogs > Materialien, die für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten geeignet sind, müssen diese 5 Hauptanforderungen erfüllen 2024-06-11Reporter: SprintPCB
Als Nächstes erläutern wir die fünf Anforderungen an Materialien für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten detailliert. Die Integrität von Hochgeschwindigkeitssignalen hängt hauptsächlich von Impedanz, Übertragungsleitungsverlust und Zeitverzögerungskonstanz ab. Der Empfang einer korrekten Wellenform und eines Augendiagramms am Empfangsende gewährleistet die Signalintegrität. Daher sind Dk, Df und Verlust die wichtigsten Parameterindikatoren für die Auswahl von Materialien für Leiterplatten für Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen. Ob in analogen oder digitalen Schaltungen, die Dielektrizitätskonstante Dk von Leiterplattenmaterialien ist ein entscheidender Parameter, da sie eng mit den tatsächlichen Schaltungsimpedanzwerten zusammenhängt, die auf das Material angewendet werden. Ändert sich der Dk-Wert des PCB-Materials, sei es mit der Frequenz oder der Temperatur, treten unerwartete Änderungen der Impedanz der Übertragungsleitung auf, die die Signalübertragungsleistung von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen beeinträchtigen. Zeigt der Dk-Wert des PCB-Materials für verschiedene Frequenzharmonische unterschiedliche Werte, variiert auch die Impedanz bei unterschiedlichen Frequenzen. Die unerwarteten Änderungen von Dk-Wert und Impedanz führen zu Verlusten und Frequenzverschiebungen der Harmonischen, was zu Signalverzerrungen und einer verringerten Signalintegrität führt. Die Dispersion, die eng mit dem Dk-Wert zusammenhängt, ist ebenfalls eine Materialeigenschaft. Je geringer die Änderung des Dk-Werts mit der Frequenz, desto geringer die Dispersion und desto besser die Leistung für Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen. Verschiedene Faktoren, wie die Polarisation des dielektrischen Materials, Materialverlust und die Oberflächenrauheit von Hochfrequenz-Kupferleitern, tragen zur Dispersion der Schaltung bei. Daher sollten die Dk-Werte von Hochgeschwindigkeitsmaterialien stabil bleiben und über verschiedene Frequenzbänder und Temperaturen hinweg nur minimale Schwankungen aufweisen. Übertragungsleitungsverluste umfassen im Allgemeinen dielektrische Verluste, Leiterverluste und Strahlungsverluste. Der dielektrische Verlust, auch Isolationsverlust genannt, steigt mit der Frequenz, insbesondere mit der Frequenz hoher Harmonischer in digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen. Dies führt zu einer starken Amplitudendämpfung und damit zu Signalverzerrungen. Der dielektrische Verlust ist proportional zur Signalfrequenz, der Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstante Dk der Isolierschicht und dem dielektrischen Verlustfaktor Df der Isolierschicht. Der Leiterverlust hängt vom Leitertyp (unterschiedliche Typen haben unterschiedliche Widerstände), den physikalischen Abmessungen der Isolierschicht und des Leiters ab und ist proportional zur Quadratwurzel der Frequenz. InBei der Leiterplattenherstellung mit unterschiedlichen Substraten wirken sich der Skineffekt und die Oberflächenrauheit hauptsächlich auf die Leiterverluste aus. Die Rauheit von Signalleitungen variiert je nach Kupferfolie. Aufgrund des Skineffekts/der Skintiefe wirkt sich die Länge der Kupferzähne direkt auf die Übertragungsqualität von Hochgeschwindigkeitssignalen aus. Je kürzer die Kupferzähne, desto besser die Übertragungsqualität des Hochgeschwindigkeitssignals. Der Strahlungsverlust hängt mit den dielektrischen Eigenschaften zusammen und ist proportional zur Dielektrizitätskonstante Dk, dem dielektrischen Verlustfaktor Df und der Quadratwurzel der Frequenz. Erinnerung: Hochwertigere Materialien sind auch mit höheren Kosten verbunden. Ingenieure sollten die Erfüllung der Designanforderungen, die Herstellbarkeit und die Kosten abwägen, um das beste Preis-Leistungs-Verhältnis für das Produkt zu erzielen.
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