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高频电路板设计中铜箔对于电气性能的影响

日期: 2017-04-19
浏览次数: 47

 

随着未来可使用频率的升高,对于高频电路板设计的理念也在发生改变,例如高频电路板越来越多的由单、双面板向多层板结构转移,复杂的金属化过孔结构(任意层间互联)正在取代简单的金属化过孔或者非金属化过孔结构,在高频电路板设计中不同类型的铜箔对电气性能的影响不同。

 

1.高频电路板设计中不同类型铜箔对电性能的影响

 

高频电路板设计中,设计师选材时对于PCB板材的介电常数(Dk)和正切角损耗(Df)通常比较关注,对于铜箔的选择往往只关注铜箔的厚度,容易忽略了不同类型铜箔的粗糙度对于产品电气性能的影响。

高频电路板设计中铜箔对于电气性能的影响

 

通过对于不同类型铜箔与介质接触面的微观形貌SEM分析可见,不同类型的铜箔的粗糙度存在较大差异,在微带线的设计中,铜箔与介质接触面的粗糙度将直接影响整个传输线路的插入损耗。

 

对于带状线的设计而言,除了要考虑铜箔Treated side的粗糙度之外,还需要考虑铜箔Untreated side以及线条侧壁的粗糙度,而这两方面粗糙度的大小与PCB板厂的加工工艺以及加工能力有较大的关系,需对底铜厚度选择、蚀刻药水或内层粗化药水等进行管控。否则,带状线表面的粗糙度过高,或者线条边缘的残铜都会导致传输线路电性能指标的恶化,例如:插损、驻波、互调等

 

高频电路板设计中铜箔对于电气性能的影响

 

2. 高频电路板设计中传输线形式

 

传输线和波导都可以作为高频信号传输的载体,而TEM传输线结构中的微带线(Micro-strip line)、带状线(Strip-line)和波导结构中的基片集成波导(SIW, Substrate Integrated Waveguide)都被应用在高频电路板设计中。

 

高频电路板设计中,就高频信号在不同传输线路中的衰减与铜箔之间的关系来讲,微带线和带状线受到铜箔的影响要远大于SIW结构中铜箔的影响(或者说SIW结构中介质的损耗对于整个传输线路插损的贡献率更大)。

 

3.高频电路板应用PCB板材选取-“介质+铜箔”优选组合

 

对于高频应用PCB板材的选取,需要综合考量材料介质基础性能指标(Dk,Df, CTE, TcK,尺寸稳定性,热导系数等)、搭配何种铜箔、可加工性(多层板加工)、稳定性(一致性)、成本等多方面的因素。

 

从适用频率以及设计的可实现性来讲,TLY-5, TLY-5Z和TSM-DS3搭配ULP铜箔有着各自适用范围:

 

(1)“TLY-5+ULP铜箔”可适用于高至77GHz的设计,如果有多层板的结构,层数以不高于6层且PCB板总厚不超过40mil为宜,不适合金属化过孔太多的设计。

 

(2)“TLY-5Z+ULP铜箔”适合频率低于30GHz的设计,如果有多层板的结构,层数以不高于12层且PCB板总厚不超过120mil为宜。

 

高频电路板设计中,对于“介质+铜箔”组合的选择,除了电气性能最优的原则之外,还应同时考虑PCB可加工性(复杂结构的实现性)和成本等多方面的影响因素,以期找到一个最佳的平衡点。

 

以上就是整个高频电路板设计中铜箔对于电气性能的影响的分享了。

 

相关阅读:高频电路板的制作要求

 

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高频电路板设计中铜箔对于电气性能的影响

 

 

 

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