【技术】高频PCB的生产设计要点是什么？

时间： 2021-08-20 来源：金倍克

高频性能在很大程度上取决于用于安装和连接其电路元件的PCB的电气特性。随着工作频率的增加，PCB设计的影响程度呈指数增加。制作高频板的板材具有介电常数、损失角正切、热膨胀系数等特性。高频层压板采用了比标准FR-4材料更先进的复合材料。

什么是高频PCB？电子器件的功能越来越复杂，随之而来的是更快的信号传输速度，从而提高了传输频率。高频PCB的典型信号频率范围约为7千兆赫，这些特性使其可用于高速数字设计、RF、微波和智能手机等领域。高频率PCB需要特殊材料-基板R值的微小变化对PCB阻抗有明显影响。罗杰斯电介质材料被大多数设计者和制造商使用，由于其电介质和信号损耗最小，电路成本更低，且在快速原型应用中表现良好。

为了获得最佳的高频性能，PCB设计需要了解层压材料、线间距和宽度、布局、元件互连以及制造问题的影响。各种材料可以用来制造高频电路。尽管FR-4是以FR-4为主，但其它电性很强的材料也可用。包括低损耗射频材料，例如纯聚四氟乙烯，陶瓷填充聚四氟乙烯，烃类陶瓷和高温热塑性塑料。

虽然Fr-4在应用于高频电路时存在一些缺点，但必须承认，这些缺点可用于设计性能折衷。Fr-4最常见的局限性是它是dk稳定的，即它可以在不同的部分和频率上发生波动。损失因数，即根据层压板表面污染物和吸湿性。能承受制造温度-佛山无铅生产温度高于标准焊接温度。传热，甚至低功率，高频率的多氯联苯产生热量。在选用高频PCB材料时，要根据生产成本对上述参数进行权衡。从Dk值高、性价比高的FR-4材料到规格高、损耗最小、介电常数明确的FR-4材料。

为了对齐阻抗传输线，有效地放置布线、接地和介质材料。由于高频信号对噪声、振铃和反射比较敏感，因此需要对其阻抗进行合理的设计。单端阻抗为50，差分信号阻抗为100，控制范围为±10％。

简单的说就是一条电路线，高频信号通过电路板的外层。具有高频信号的电路路由通过板的内层。布线在上下低压参考平面（电源平面和地面平面）之间运行。高频率电路多为多层板。这些印刷电路板包含许多独立蚀刻、钻孔和熔合的层压板。多层板增加了导体层，从而使双面板所需的板材空间减至最小。

层压板的设置是多层印制板的另一个重要步骤。通过传导高频信号到地面和功率层中的包覆轨道，降低了串扰，维持了信号阻抗的检测。然而，印刷电路板的成本与层数成正比——这是一种设计折衷。大多数高频电路设计有四层或六层FR-4。将一层的轨道与另一层进行钻孔和电镀通孔连接。复杂结构用盲孔连接外层和内层，埋孔合并内层。三是通过所有印刷电路板层的通孔。为了更好的连接，建议钻孔并电镀所有过孔。过孔性的存在会影响PCB的制造工艺和最终产品的成本。

了解散逸因数。好的dF应该在0.0019到0.025之间，以免影响信号传输质量。适当的印刷电路板组件间距可以改善其功能，尤其是当涉及印刷电路板串扰和皮肤影响时。串音是PCB走线间偶发的电磁耦合。串扰导致了不必要的耦合，这可以通过设置平面与走线之间的最小距离来避免。此外，铜材表面的粗糙度与痕量电阻有密切的关系。

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