Los Materiales Adecuados Para PCBs De Alta Velocidad Deben Cumplir Con Estos 5 Requisitos

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Los requisitos generales para los materiales de PCB de alta velocidad son los siguientes:

1. Baja pérdida, resistencia a CAF/calor y tenacidad (adhesión) mecánica (buena fiabilidad).

2. Parámetros estables de Dk/Df (coeficiente de variación bajo con la frecuencia y el entorno).

3. Tolerancia pequeña para el grosor del material y el contenido de resina (buen control de la impedancia).

4. Baja rugosidad de la superficie del cobre (reducción de la pérdida).

5. Utilizar tela de vidrio lo más plana posible y con ventanas pequeñas (reducir el skew y la pérdida).

PCB de alta velocidad

A continuación, proporcionaremos una explicación detallada de los cinco requisitos para los materiales de PCB de alta velocidad.

La integridad de las señales de alta velocidad está principalmente relacionada con la impedancia, la pérdida de la línea de transmisión y la consistencia del retraso en el tiempo. Recibir una forma de onda y un diagrama de ojo adecuados en el extremo receptor garantiza la integridad de la señal. Por lo tanto, los principales indicadores de parámetros para elegir materiales de PCB de circuitos digitales de alta velocidad son Dk, Df y la pérdida.

Ya sea en circuitos analógicos o digitales, la constante dieléctrica Dk de los materiales de PCB es un parámetro crucial porque está estrechamente relacionada con los valores de impedancia del circuito aplicados al material. Cuando el valor de Dk del material de PCB cambia, ya sea con la frecuencia o la temperatura, ocurren cambios inesperados en la impedancia de la línea de transmisión, afectando negativamente el rendimiento de transmisión de señales de los circuitos digitales de alta velocidad. Si el valor de Dk del material de PCB muestra valores diferentes para diferentes componentes armónicos de frecuencia, la impedancia también variará a diferentes frecuencias. Los cambios inesperados en el valor de Dk y la impedancia causarán ciertas pérdidas y desplazamientos de frecuencia en los componentes armónicos, lo que llevará a la distorsión de la señal y una disminución en la integridad de la señal.

La dispersión, estrechamente relacionada con el valor de Dk, también es una característica del material. Cuanto menor sea el cambio en el valor de Dk con la frecuencia, menor será la dispersión y mejor será el rendimiento para aplicaciones de circuitos digitales de alta velocidad. Diversos factores, como la polarización del material dieléctrico, la pérdida del material y la rugosidad de la superficie de los conductores de cobre de alta frecuencia, contribuyen a la dispersión del circuito. Por lo tanto, los valores de Dk de los materiales de alta velocidad deben permanecer estables, con mínimas fluctuaciones en diferentes bandas de frecuencia y temperaturas.

La pérdida de la línea de transmisión generalmente incluye pérdida dieléctrica, pérdida del conductor y pérdida por radiación.

La pérdida dieléctrica, también conocida como pérdida de aislamiento, aumenta con la frecuencia, particularmente con la frecuencia de los armónicos de alta orden en las señales digitales de alta velocidad, causando una atenuación severa de la amplitud y resultando en distorsión de la señal. La pérdida dieléctrica es proporcional a la frecuencia de la señal, la raíz cuadrada de la constante dieléctrica Dk de la capa de aislamiento y el factor de pérdida dieléctrica Df de la capa de aislamiento.

La pérdida del conductor está relacionada con el tipo de conductor (diferentes tipos tienen diferentes resistencias), las dimensiones físicas de la capa de aislamiento y el conductor, y es proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia. En la fabricación de PCB, el uso de diferentes sustratos afecta principalmente la pérdida del conductor a través del efecto piel y la rugosidad de la superficie. La rugosidad de las líneas de señal varía con diferentes láminas de cobre. Debido a la influencia del efecto piel/profundidad, la longitud de los dientes de cobre afecta directamente la calidad de la transmisión de señales de alta velocidad; cuanto más cortos sean los dientes de cobre, mejor será la calidad de la transmisión de señales de alta velocidad.

La pérdida por radiación está relacionada con las propiedades dieléctricas y es proporcional a la constante dieléctrica Dk, el factor de pérdida dieléctrica Df y la raíz cuadrada de la frecuencia.

Recordatorio: Los materiales de mejor calidad también tienen costos más altos. Los ingenieros deben equilibrar el cumplimiento de los requisitos de diseño, la capacidad de producción y los costos para lograr la mejor relación calidad-precio del producto.

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