nếu bạn biết cái lăng kính là gì, bạn sẽ biết nó làm sao để phân tán ánh sáng. hầu hết các bảng điện được sử dụng như một vật liệu điện tiện, ảnh hưởng đến sự phân tán của các tín hiệu điện. Trong các PCB tốc độ cao và tần số cao, sự phân tán cũng quan trọng vì các xung điện di chuyển với tốc độ khác nhau trên đường đi.
Vì vậy, nếu bạn đang thiết kế một PCB như vậy, bạn cần phải biết các thuộc tính của FR4. Điều này bao gồm hằng số tiếp xúc FR4, nó giúp phát triển mô hình phân tích hiển thị hành vi của các tín hiệu.
chúng tôi đã nghiên cứu chi tiết các thuộc tính thường điện tử dưới đây, vì vậy hãy xem!
nội dung
kiểu vật liệu điện
việc phân tán và hằng số tiếp điện
hiệu năng cơ khí và tính năng nhiệt của fr 4
các hạn chế của vật liệu bảng mạch
kỹ thuật để chọn đúng vật liệu fr 4
các tiêu chuẩn ipc-a-600 cho vật liệu fr 4
tóm tắt
kiểu vật liệu điện
có ba loại vật liệu dựa trên khả năng dẫn điện. đây là các dây dẫn, bán dẫn và cách điện. các chất dẫn điện như fr 4 hoạt động giống như các chất cách điện hơn vì chúng ngăn chặn việc truyền điện.
tuy nhiên, có hai loại chất điện rất khác nhau. Đây là:
hoạt động điện tử
khi bị ảnh hưởng bởi điện trường bên ngoài, điện trung chuyển tiếp nhận dòng điện và lấy điện từ nó. chúng có thể lưu trữ năng lượng, bao gồm sắt điện, điện áp, v. v.
Phương tiện truyền
một phương tiện truyền thống hạn chế dòng điện năng lượng, hoạt động như một bộ cách ly. chúng bao gồm thủy tinh, mi-ca, fr 4.
các thuộc tính của vật liệu điện tiện
vật liệu không kim loại cao
Năng lượng kích hoạt cao hơn 3 eV
các electron đặc biệt kết hợp với hạt nhân nguyên tử
không có điện tử, dẫn điện rất thấp
sử dụng mức dung sai để dự đoán các thuộc tính/ cực
các hằng số tiếp xúc có thể định lượng cường độ phân biệt
việc phân tán và hằng số tiếp điện
Các vật liệu cách ly, dung lượng điện và tất cả các vật liệu khác đều có một hằng số điện tiện, một thuật ngữ xác định hai khía cạnh:
tốc độ mà tín hiệu điện di chuyển qua vật liệu
lượng điện tích mà vật chất có thể chứa trong một khoảng thời gian nhất định.
như một tham chiếu, hằng số tiếp xúc của một khoảng trống hoặc không gian tự do là:
Ɛ0 = 8.854 x 10-12 Farads/meter
hằng số điện năng
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
hằng số tiếp xúc (dk)
Dk của FR4 là khoảng 3,8 – 4,8 (giá trị trung bình là 4,3). tuy nhiên, hằng số này phụ thuộc vào hàm lượng nhựa, độ dày, độ hỗn độn và cách đan thủy tinh.
Các yếu tố như đường dẫn và bố trí mặt phẳng trên một vật liệu PCB quyết định đường dẫn mà bạn muốn truyền qua một kết nối.
Tương tự như vậy, hằng số tiếp xúc và hình học đường đi cũng ảnh hưởng tới các xung trên bề mặt của một dẫn sóng đồng phẳng hoặc một đường đi nhỏ.
vì vậy, bạn cần xác định chính xác tốc độ truyền và độ kháng. Để thực hiện điều này, phần mềm thiết kế bảng mạch in của bạn nên có một thiết kế tiện ích xếp chồng lên nhau với dữ liệu dưới đây để xác định chính xác độ kháng và tốc độ.
mức độ dễ cháy
hằng số điện năng
Độ dày chuẩn
Đánh xuyên trường mạnh
nhiệt độ thủy tinh
việc phân tán hằng số tiếp xúc
FR-4 có các hạn chế, đặc biệt trong các ứng dụng RF, vì tính ổn định điện của vật liệu có thể bị ảnh hưởng ở tần số cao. Hơn nữa, FR-4 có hệ số tiêu hao cao và mất thêm chèn ở tần số vi sóng 1 – 15 GHz.
mạch in của bộ vi sóng.
.
Các đường dẫn được đặt trên vật liệu chất lượng FR4 cũng sẽ bị suy giảm dần hơn dưới nhiệt điểm RF.
Hơn nữa, độ dày của FR-4 ảnh hưởng đến sự khớp chấp nhận được yêu cầu bởi DK và RF PCB của bảng mạch.
Nói cách khác, một số vật liệu FR-4 hiệu suất cao cung cấp độ tin cậy tốt hơn vì họ có thể xử lý một vài vòng lặp laminate.
Điều đáng chú ý là:
Cân hợp hằng số tiếp xúc FR-4 với chiều rộng đường của bảng điện và độ dày của bảng điều khiển không dễ dàng. Tuy nhiên, một bộ quản lý bậc thích hợp có thể giúp tạo ra các tính toán chính xác về trì hoãn truyền và độ kháng
việc đo lường tới FR-4 không dễ dàng, vì các phương pháp đo lường khác nhau có thể tạo ra các kết quả khác nhau
Các phép tính chấp nhận hình học theo đường tiêu chuẩn, như các đường băng, yêu cầu mô hình phân tán Debye rộng rộng chính xác
giữa vật liệu fr-4 và roger
Mặc dù chúng có cùng mục đích, nhưng các vật liệu Rogers và FR-4 có nhiều khác nhau và phù hợp với các ứng dụng khác nhau. những khác biệt này bao gồm:
giá cả: vật liệu fr-4 rẻ hơn tấm lót của rogers
Hằng số điện dẫn: thấp hơn trong FR-4 (khoảng 4.3 – 4.4), cao hơn trong Rogers (6.14 – 11)
Tần số cao: Rogers là một tần số cao tuyệt vời, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho bảng mạch RF
Bảng mạch in RF không được lắp ráp
hệ số phân tán: hệ số phân tán của fr-4 cao hơn vật liệu của rogers, gây ra mất tín hiệu lớn hơn
Số lượng dk trong sự bất biến: vật liệu Rogers cung cấp một quang phổ rộng hơn FR-4
Flow: so với FR-4, vật liệu Rogers có ít biến động hơn trong điều chỉnh nhiệt độ
roger, vật liệu kim loại cứng
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ
hiệu năng cơ khí và tính năng nhiệt của fr 4
Bên cạnh hằng số tiếp xúc, nó cũng hữu ích khi xem xét các thuộc tính nhiệt và cơ khí của vật liệu lưới. Các thuộc tính của một vật liệu FR-4 phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy hãy đảm bảo sự ổn định của nhiệt độ.
đây là bản tóm tắt của các đặc tính vật liệu.
hiệu năng cơ học
thuộc tính nhiệt
các hạn chế của vật liệu bảng mạch
những vấn đề này xuất hiện khi FR-4 được sử dụng trong một bộ xử lý cao tốc.
sự ổn định cách nhiệt
Một vật liệu FR-4 là một vật cách cực tuyệt vời, nhưng nó sẽ bị hư hỏng nếu nhiệt, điện áp hoặc nguồn năng lượng vượt quá một giới hạn nào đó. vì vậy, trong trường hợp này, vật liệu sẽ bắt đầu dẫn điện, dẫn đến sự cố.
sự kháng cự được kiểm soát
không giống như vật liệu bảng tốc độ cao, fr-4 không cung cấp một dk thống nhất. Một dung sai lên tới 10%, trong khi dung sai cho một vật liệu tốc độ cao là ít hơn 2%. Khi sử dụng, những thay đổi này có thể tạo ra những thách thức để duy trì giá trị chấp nhận, vì vậy chúng không phải là lý tưởng cho các bảng chấp nhận được điều khiển.
Mất tín hiệu
FR4 có hệ số phân tán là 0,020, vượt quá 0,004 cho một vật liệu HF. Do vậy, nó có thể dẫn đến nhiều mất tín hiệu hơn và không phù hợp cho các ứng dụng có tần số cao.
ngoài ra, df của vật liệu fr-4 tăng lên theo tần số, dẫn đến sự mất đáng kể.
nhiệt độ ổn định
Cuối cùng, vật liệu FR-4 không phù hợp cho các thiết bị tiếp xúc với nhiệt độ cao vì Tg tương đối thấp. Do đó, nó không hỗ trợ hàn không chì vì nhiệt độ phản hồi vượt quá khả năng xử lý của FR4.
quá trình hàn máy tính bảng trong nhà máy
kỹ thuật để chọn đúng vật liệu fr 4
khi chọn một vật liệu chất lượng, sử dụng những hướng dẫn này để giúp bạn chọn một vật liệu phù hợp.
Tránh sử dụng vật liệu mỏng cho các PCB có khe.
các khe cắm hình v, các đường cắt hình v
chọn một vật liệu có thể cung cấp một dk đồng nhất trong dải tần điện rộng. Các biến đổi DK ảnh hưởng đến dung lượng ký sinh giữa các đường đi và bất cứ đường dẫn gần nào, bao gồm cả các đường dẫn cơ sở.
Đối với các ứng dụng với nhiệt độ hoạt động trên 150°C, hãy chọn các vật liệu FR-4 hiệu suất cao như Isola 370HR, có tốc độ giãn nổi thấp và hiệu năng nhiệt tốt hơn so với FR4 tiêu chuẩn.
bảng mạch in bị đốt cháy
các tiêu chuẩn ipc-a-600 cho vật liệu fr 4
phơi nắng
sự phơi bày là các sợi vải dệt nguyên vẹn vẫn chưa được che phủ. nếu khoảng cách giữa các dẫn đáp ứng các yêu cầu khoảng cách tối thiểu, nó sẽ được chấp nhận trong các bảng mạch loại 1, 2 và 3.
Tết liệu đan
Chất liệu được đan là trường hợp khi một mẫu đan nhìn thấy được trên bề mặt nhưng các sợi vải đan vẫn nằm trong nhựa. được chấp nhận ở mọi lớp học.
đo lường
đo lường là những chấm trắng rời rạc được hình thành trên vật liệu. Mặc dù việc đo lường là có thể chấp nhận được trong tất cả các ứng dụng áp lực cao, nó có thể làm giảm hiệu năng tổng thể của một PCB.
bạc thép
Một chuỗi các chấm màu trắng hoặc các hình chữ thập được kết nối trên vật liệu sẽ tạo ra hình nón bạc. nó chỉ ra rằng các sợi thủy tinh được tách ra khỏi các kết nối.
Hiệu ứng này là chấp nhận được trong các bảng loại 1, miễn là khoảng cách giữa các mẫu dẫn điện không nhỏ hơn khoảng cách dẫn điện tối thiểu.
đối với các mức 2 và 3:
Khoảng cách giữa các mẫu nối tiếp không nên lớn hơn 50% khoảng cách giữa các mẫu dẫn tiếp giáp
Các kẽ hở cạnh của bảng mạch không ảnh hưởng đến khoảng cách tối thiểu giữa các cạnh và mẫu điện
Bong bóng/ Lớp
là sự tách rời không gian giữa các mặt phẳng của bảng mạch. mặt khác, bong bóng là lớp sưng cục bộ. các điều kiện chấp nhận được là:
hạng 1
sương mù/ phân tầng không nên nhỏ hơn 25% khoảng cách giữa các dẫn
Các mức không được gần cạnh bảng mạch
Diện tích của một PCB bị ảnh hưởng không nên lớn hơn 1% tổng diện tích
Cấp 2 và 3
mọi điều kiện cấp 1
Khoảng cách giữa các mẫu dẫn điện không thể nhỏ hơn khoảng cách giữa các dẫn điện tối thiểu
.
vật liệu ngoại lai
một vật lạ là một vật thể hiện điện hoặc không điện điện được phát hiện trên một tấm. Các vật liệu trong suốt là chấp nhận được trong tất cả các thể loại miễn là chúng không ảnh hưởng đến các thuộc tính nhiệt và điện của bảng mạch.
Cây tiêu chuẩn IPC
nguồn: các nguồn tài liệu chia sẻ.
tóm tắt
FR4 là vật liệu lưới được sử dụng nhiều nhất trong việc sản xuất PCB vì nó giá rẻ, kiện được, không thấy nước và cách cứng. tuy nhiên, nó không phải là lựa chọn tốt nhất cho các điều kiện nhiệt độ cao hay nhiệt độ cao.
Trong điều kiện này, bạn cần một vật liệu thay thế như Rogers, chúng tôi có thể sử dụng vật liệu tốt nhất để sản xuất bảng mạch cho dự án của bạn. Xin liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin.