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電氣性能

發布時間:2012/10/3 22:30:39 訪問次數:877

  由于無線通信技DAN212K術向高頻化方向發展,對SMB的高頻特性要求更加提高,特別是移動通信系統的擴增,所用的頻率也由短波帶( 300MHz~lGHz)逐漸進入微波帶(1~3GHz)。頻率的增高會導致基材的介電常數(8)增大。通常電路信號的傳輸速度礦(m/s)與s有關。
    V=Kx7
    忑式中,K為常數,C為光速,8為PCB的介電常數。
    當PCB的£增大時,電路信號的傳輸速度V降低。例如,聚四氯乙烯基板的8為2.6~3,環氧基板的s為4.5~4.9,前者比后者低35%~47%,若采用前者制作SMB,則其信號速度比后者要快40%。
    此外,若從信號損失角度來分析,電介質材料在交變電場的作用下會因發熱而消耗能量,通常用介質損耗角正切( tan8)表示,一般情況下tan8與s成正比關系。
    若tan8增大,介質吸收波長和熱,損失大,在高頻下這種關系就更加明顯,它直接影響高頻傳輸信號的效率。
    總之,s和tan8是評估SMB基材電氣性能的重要參數,當電路的工作頻率大于1GHz時通常要求基材的8<3.5,tan8< 0.02。此外,評估基材的電氣性能指標還有抗電強度、絕緣電阻、抗電弧性能等。
    (2)特性阻擾Zo
    ①ZO的定義。當直流電通過導體時會產生阻力,這個阻力稱為電阻(R),而當脈動電通過導體時,同樣受到阻力,但除了受到電阻外,還受到感抗(XL)和容抗(XC)的阻力,因此電路或元器件對通過其中的交流電流所產生的阻礙稱為阻抗,而在計算機等數字通信產品中,印制線路傳輸的是由電壓與時間構成的方波信號(Square Wave Signal),通常又稱為脈沖信號,此時所遭遇的阻力稱為特性阻抗( Characteristic Impedance)。
    早期PCB的印制線,僅起到PCB層次之間的元器件和部件之間的互連功能,但隨著數字電子產品的高速化,例如CPU,在2001年達到1.8GHz,而今后5年的發展規劃要達到10GHz,作為電子元器件支撐的PCB已不再是一個簡單的電氣互連裝置,PCB需求方也不僅滿足于印制線的導通功能,而且應作為一種傳輸線路,需要有傳輸的效果。
    ②Zo高精度控制的意義。依據IPC-2141標準的3.4.4節,當信號在導線傳輸時,若導線的長度達到所傳輸信號波長的1/7,則此時的導線便成為信號傳輸線。以手機為例:當工作頻率為900MHz時,電氣信號傳送速度礦=C光=30×104×l03rrr]s
  
  則         
   

即當導線的長度大于等于4.76cm時,導線應看成傳輸線,需要對其進行特性阻抗控制,小于4.76cm長度的導線可按普通導線看待,不必考慮特性阻抗問題。
    特性阻抗與傳輸線的感抗(XL)及容抗(Xc)的大小有關,其關系式為
                

  由于無線通信技DAN212K術向高頻化方向發展,對SMB的高頻特性要求更加提高,特別是移動通信系統的擴增,所用的頻率也由短波帶( 300MHz~lGHz)逐漸進入微波帶(1~3GHz)。頻率的增高會導致基材的介電常數(8)增大。通常電路信號的傳輸速度礦(m/s)與s有關。
    V=Kx7
    忑式中,K為常數,C為光速,8為PCB的介電常數。
    當PCB的£增大時,電路信號的傳輸速度V降低。例如,聚四氯乙烯基板的8為2.6~3,環氧基板的s為4.5~4.9,前者比后者低35%~47%,若采用前者制作SMB,則其信號速度比后者要快40%。
    此外,若從信號損失角度來分析,電介質材料在交變電場的作用下會因發熱而消耗能量,通常用介質損耗角正切( tan8)表示,一般情況下tan8與s成正比關系。
    若tan8增大,介質吸收波長和熱,損失大,在高頻下這種關系就更加明顯,它直接影響高頻傳輸信號的效率。
    總之,s和tan8是評估SMB基材電氣性能的重要參數,當電路的工作頻率大于1GHz時通常要求基材的8<3.5,tan8< 0.02。此外,評估基材的電氣性能指標還有抗電強度、絕緣電阻、抗電弧性能等。
    (2)特性阻擾Zo
    ①ZO的定義。當直流電通過導體時會產生阻力,這個阻力稱為電阻(R),而當脈動電通過導體時,同樣受到阻力,但除了受到電阻外,還受到感抗(XL)和容抗(XC)的阻力,因此電路或元器件對通過其中的交流電流所產生的阻礙稱為阻抗,而在計算機等數字通信產品中,印制線路傳輸的是由電壓與時間構成的方波信號(Square Wave Signal),通常又稱為脈沖信號,此時所遭遇的阻力稱為特性阻抗( Characteristic Impedance)。
    早期PCB的印制線,僅起到PCB層次之間的元器件和部件之間的互連功能,但隨著數字電子產品的高速化,例如CPU,在2001年達到1.8GHz,而今后5年的發展規劃要達到10GHz,作為電子元器件支撐的PCB已不再是一個簡單的電氣互連裝置,PCB需求方也不僅滿足于印制線的導通功能,而且應作為一種傳輸線路,需要有傳輸的效果。
    ②Zo高精度控制的意義。依據IPC-2141標準的3.4.4節,當信號在導線傳輸時,若導線的長度達到所傳輸信號波長的1/7,則此時的導線便成為信號傳輸線。以手機為例:當工作頻率為900MHz時,電氣信號傳送速度礦=C光=30×104×l03rrr]s
  
  則         
   

即當導線的長度大于等于4.76cm時,導線應看成傳輸線,需要對其進行特性阻抗控制,小于4.76cm長度的導線可按普通導線看待,不必考慮特性阻抗問題。
    特性阻抗與傳輸線的感抗(XL)及容抗(Xc)的大小有關,其關系式為
                

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