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若何选择高速板材(上)_一博科技

已有 1091 次浏览2014-10-10 11:41

摘要:
      随着电子设计、通讯领域的高速生长和云盘算的应用,产物对数据量的请求愈来愈高,数据传输率也愈来愈快,同时也请求承载数据传输的PCB性能愈来愈高。板材的应用直接关系PCB及系统的稳固性、资源,须要我们对质料有周全的熟悉;本文从PCB组成,板材的年夜致分类及老例特点,影响高速性能的因素及仿真测试较量,最后以实例来叙述在工程应用中若何选择合适设计请求的高速板材。
 

要害词:
     高速板材,Dk,Df, 外面粗拙度,玻纤效应,仿真验证
 

 弁言:
      当旌旗暗记到达一定速率以上,在PCB上特殊是背板上须要走较量长的蹊径时,假定应用浅易的板材能够曾经知足不了请求,这个时间就必须要用低消耗的板材,我们又叫高速板材,现实甚么是高速板材,高速板材关注哪些参数,和甚么时间须要应用高速板材?本文将围绕质料的参数和影响高速性能的因素着手,以仿真和测试为手段周全诠释我们在工程中该若何去选择高速板材,从而知足产物的最好性价比。


1.  PCB板材及参数特点


      印刷电路板(PCB)是以铜箔基板( Copper-clad Laminate 简称CCL )作为质料而制造的电器或电子的主要机构组件。最基本的组成以下图1所示。

图1
      如上图1所示为一个基本的4层板结构,年夜致由铜箔(Copper),半固化片(PP)和芯板(半制品,PP+铜箔)组成,经由一定的加工就组成了我们熟悉的PCB,以下图2所示。
图2
1.1 PCB板材分类
      PCB种类单一,凭证不合的分类措施可以分红多种类型,最有数的有凭证基板类型、玻纤类型、供应商树脂系统、消耗和阻燃级别来分,虽然尚有其他的分类,本文不做重点简介。
      凭证基板类型分红刚性基板和柔性基板,本文主要简介的是刚性基板,以下图3所示。
      刚性基板:浅易刚性基板质料的主要种类是覆铜板。它是用增强质料(Reinforeing Material),浸以树脂胶黏剂,经由历程烘干、裁剪、叠剖析坯料,覆上铜箔,用钢板作为模具,在热压机中经高温高压成形加工而制成的。
      柔性基板:柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳的可挠性印刷电路。
图3
按玻纤布类型分类有 106、1067、 1080、1078、2116、2113、3313、7628等;
按供应商所用树脂系统及其性能分类有以下种类:
      Rogers RO4003、RO3003、RO4350(PTFE)等
      Tuc 862、872SLK、872SLK-SP、TU883、TU933等
      Panasonic Megtron4/Megtron6等
      Isola FR408HR/408等
      ShengYi S1141/S1000-2等
按消耗级别分类:
      浅易消耗板材、中消耗板材、低消耗板材、超低消耗板材等;
      低消耗及超低消耗板材我们通常就叫高速板材,是凭证消耗的级别来划分的。
按阻燃性能分类:
     阻燃型(UL94-VO,UL94-V1) 和  非阻燃型(UL94-HB级)
按不合的铜箔分类:以下表1所示。
表1
1.2、PCB需关注的质料参数
      岂论是浅易板材照样高速板材,我们都须要关注质料自己的一些特点,由于他们事实会影响PCB的性能及适用性。
      Dk & Df
      Dk即介电常数,又叫介质常数,介电系数或电容率,它是体现绝缘才干特点的一个系数,以字母ε体现,在工程应用中,介电常数经常在以相对介电常数的形式被表达,而不是相对值。有数应用有盘算阻抗和时延。
 公式1
                                        公式2
      Df又称消耗因子、阻尼因子或内讧(internal dissipation)或消耗角正切(loss tangent),是质料在交变力场作用下应变与应力周期相位差角的正切,也即是该质料的消耗模量与储能模量之比。通常消耗与Dk&Df关系亲近,以下为消耗的近似盘算公式。
                                     公式3
      玻璃化改变温度(Tg)
      FR-4板的Tg值浅易在130-140度,而在PCB制程中,有几个工序的效果会逾越此规模,对制品的加工效果及事实状态会发生一定的影响。是以,前进Tg是前进FR-4耐热性的一个主要措施。其中一个主要手段就是前进固化系统的联系关系密度或在树脂配方中增添芳喷喷鼻基的含量。在浅易FR-4树脂配方中,引入部门三官能团及多功效团的环氧树脂或是引入部门酚酫型环氧树脂,把Tg值前进到160-200度左右。以下图4为用DSC法测试的Tg值。
图4

      热延伸系数(CTE)
      随着印制板周详化、多层化和BGA,CSP等手艺的生长,对覆铜板尺寸的稳固性提出了更高的请求。覆铜板的尺寸稳固性虽然和临盆工艺有关,但主要照样取决于组成覆铜板的三种原质料:树脂、增强质料、铜箔。通常接纳的措施是:
      (1)对树脂阻拦改性,如改性环氧树脂;(2)降低树脂的含量比例,但这样会降低基板的电绝缘性能和化学性能;铜箔对覆铜板的尺寸稳固性影响较量小。
      耐CAF性能
      离子迁徙(Conductive Anodic Filament 简称CAF),最早是由贝尔实验室的研究职员于1955年发现的,它是指金属离子在电场的作用下在非金属介质中发生的电迁徙化学回声,从而在电路的阳极、阴极间组成一个导电通道而招致电路短路。随着电子工业的飞速生长,电子产物轻、薄、短、小化,PCB的孔间距和线间距就会变的愈来愈小,线路也愈来愈细密,这样一来PCB的耐离子迁徙性能就变得愈来愈看重。CAF主要发生在以下图5所示四种情形。
图5
       离子迁徙对电子产物的风险
       1)电子产物旌旗暗记变差,性能降低,可靠性降低。
       2)电子产物应用寿命延伸。
       3)能耗前进。
       4)绝缘破损,能够泛起短路而发生火灾安然效果。
      环保请求
欧盟RoHS指令:
    主要用于尺度电子电气产物的质料及工艺尺度,使之加倍有益于人体安康及情形掩护,该尺度的目的在于扫除电机电子产物中的铅(Pb),镉(Cd),汞(Hg),六价铬(Cr6+),多溴联苯(PBBs)和多溴联苯醚(PBDEs)共6项物质,着重点划定了铅的含量不克不及逾越0.1%。
    该尺度已于2006年7月1日开规则式实验。 
WEEE指令:
    报废的电子电气装备指令
欧盟REACH律例-No SVHCs
    是欧盟对进入其市场的所有化学品阻拦预防性治理的律例。已于2007年6月1日正式实验。
    以下图6所示为有数环保请求的标志。
图6
 原文摘自:

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