损耗因子与板料选择
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因子分析与样本选择页数:1
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第3讲 环境影响识别与评价因子的筛选页数:7
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f2因子法评价页数:2
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罗杰斯电路板参数4000系列
0.008”(0.203mm),0.012”(0.305mm),0.016”(0.406mm),
24”×18”(610×457mm)
0.020”(0.508mm),0.032”(0.813mm),0.060”(1.524mm)
24”×36”(610×915mm)
RO4350B:
48”×36”(1.224m×457mm)
= 12 × [400]
= 51,800 RPM
3.14 × [0.0295]
= [51,800]×[0.003]
= 155 IPM
本产品资料表和加工说明中的信息旨在协助您应用罗杰斯线路板材料和半固化片进行设计。它并不计划且不创造任何承担、 说明或暗示，包括出于一个特殊目的的适销性或匹配性担保或用户出于某一特殊目的可以获取到的产品资料表和加工说明中 显示的结果。用户需针对每一应用确定罗杰斯印刷线路板的适用性。
方向
介电常数，Ɛ r (制造标
称值)
3.38±0.05
(1)3.48±0.05
Z
介电常数，Ɛ r 3.55
（电路设计推荐值）
3.66
Z
损耗因子，tan δ
介电常数的温度系数 体积电阻 表面电阻 耐电强度 拉伸模量
拉伸强度 弯曲强度 尺寸稳定性 热膨胀系数
0.0027 0.0021
0.0037 Z
0.0031
长期暴露在有氧环境可能导致碳氢化合物基材的电特性发生变化。在高温环境下，其变化率会增加并且和电路的设计有直接关系。 虽然罗杰斯的高频板材成功应用在大量应用中，并且极少有氧化问题的报告，我们还是建议客人对最终产品的每个材料和设计进 行整体的考评以便于达到更好的性能。
标准厚度
标准尺寸
Tg、CTI、CTE
特殊性覆铜板划分方式及其特征来源：PCB资源网作者：PCBer 发布时间：2007-09-15 发表评论按覆铜板的某个特殊性能去划分不同等级的覆铜板，主要表现在一些比较高档次的板材上。
下面仅举几种这样的分类品种。
(1)按Tg的高低对覆铜板进行分类玻璃化温度(Tg)是描述绝缘材料达到某一温度后，非晶态聚合物由玻璃脆性状态转变为黏流态或高弹性态的温度。
一般绝缘材料处于Tg以上时，许多性能会发生急剧的变化。
因此，Tg越高，这种绝缘材料原有的各种性能的稳定性就越好。
另一方面，具有高Tg的材料一般比低Tg的材料具有更好的尺寸稳定性和机械强度保持率，加之该优良性能可在更大的温度范围内保持，这对制造高密度、高精度、高可靠性的印制电路板是很重要的。
Tg是衡量、表征一些玻纤布基覆铜板的耐热性的重要项目。
但对纸基覆铜板(如X PC、FR-1等)、复合基覆铜板(如CEM-1、CEM-3)来讲，用Tg衡量它们的耐热性并不适用。
在IPC-4101标准中，对玻纤布基各类覆铜板规定了最低Tg指标值或是Tg的标准范围。
这实际上是用R划分出各类型覆铜板的耐热等级。
例如，对玻纤布-环氧树脂基覆铜板(FR-4)的耐热性，是以所要求达到的Tg的范围不同划分为三个品种，见表。
从PCB设计和制造选择不同等级的耐热性基板材料的实际出发，目前世界上(特别是欧美)通常将刚性玻纤布基覆铜板按照Tg划分为四个档次。
这种档次的划分及所包括的主要采用的不同树脂类型的覆铜板，举例见表2-3。
按照Tg划分刚性玻纤布基覆铜板的四个档次品种对高耐热性覆铜板的Tg值的要求，目前没有特别明确的划定。
一般习惯上将上表的第三、第四档次的Tg要求的基板(Tg大于170℃)称为高耐热性覆铜板。
(2)按Dk的高低对板进行分类表征基板材料介电性能的主要性能项目，主要是介电常数(用"ε"或“Dk”)和介质损耗因子(用"tanδ"或"Df")。
铝蜂窝夹层结构损耗因子实验辨识
ClassifiБайду номын сангаасd Index: V414.1 U.D.C.:534-8
Dissertation for the Master Degree in Engineering
LOSS FACTORS EXPERIMENTAL IDENTIFICATION OF ALUMINUM HONEYCOMB SANDWICH PANEL
关键词 统计能量分析；内损耗因子；耦合损耗因子；铝蜂窝夹层结构
- I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The aerocraft are often affected by high frequency impact、vibration and noise when they are in flight. These dynamics environment can bring huge destroy to structure and instrument of the aerocraft. It is very important to forecast dynamics environment accurately, especially the identification to parameters of the structure.
Finally, the application of experimental identification to complex coupling structure is made. Aluminum honeycomb sandwich panel is always used in space mission. Random excitation is laid out to each subsystem, and then experiment identification on loss factor is made. After that, Patran is used to simulate the complex structure. In order to keep consist with experiment condition, input PSD ,which is obtained from experiment, are adopt when excitation is given to the structures. Then mean energy of each subsystem is counted. Compared experiment with simulation, the experimental results match well with simulation values. Finally, the result indicate this method suit for identification for damping loss factor and direct coupling loss factor.
PCB的阻抗设计
PCB的阻抗设计PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是电子产品中最重要的组成部分之一，其设计和制造质量直接影响产品的性能和可靠性。
阻抗设计是PCB设计的一个重要方面，它涉及到电路板的层间耦合、反射和传播延迟等参数。
在本文中，我将详细介绍PCB阻抗设计的原理、方法和注意事项。
首先，我们需要了解阻抗的定义。
在电学中，阻抗是指电流和电压之间的比率。
对于PCB来说，阻抗特指信号的电流和电压在PCB导线上的传播特性。
设计阻抗是为了确保信号在PCB上以期望的速度传播，并减少信号的反射和干扰。
阻抗设计的首要目标是匹配信号源和负载的阻抗。
信号源的输出阻抗和负载的输入阻抗应该与PCB设计的阻抗相匹配。
这样，信号能够完全传输到负载端，减少信号的反射和失真。
PCB阻抗设计的方法主要包括以下几个方面：1.选择合适的PCB材料：PCB材料对阻抗有很大的影响。
不同的材料具有不同的介电常数和介电损耗因子，会导致不同的信号传播速度和阻抗特性。
因此，在PCB阻抗设计中，应选择合适的材料以满足要求的阻抗。
2.控制PCB线宽和线间距：PCB线宽和线间距的选择也会影响阻抗。
一般来说，线宽越宽，阻抗越低，线间距越宽，阻抗越高。
因此，在设计PCB时，需要根据要求的阻抗选择合适的线宽和线间距。
3.添加阻抗控制结构：为了实现特定的阻抗，可以在PCB设计中添加阻抗控制结构，如阻抗微带线、差分线和阻抗转换器等。
这些结构可以在特定位置和距离上调整阻抗。
4.使用阻抗计算工具：在PCB阻抗设计中，可以使用专门的阻抗计算工具来计算和模拟阻抗。
这些工具可以帮助设计师根据所选材料和几何参数来优化阻抗。
此外，在进行PCB阻抗设计时，还需要注意以下几个方面：1.阻抗的一致性：在整个PCB中，同一条信号线的阻抗应保持一致，以避免信号的干扰和失真。
这要求PCB上的线宽和线间距要一致，并且要控制好线的长度。
2.制造工艺影响：PCB阻抗设计并不仅仅是在设计阶段进行的，而且还需要考虑到制造工艺对阻抗的影响。
印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍
印制电路板(PCB)的阻抗控制介绍一：特性阻抗原理：传输线的定义，在国际标准IPC-2141 3.4.4说明其原则“当 信号在导线中传输时，若该导线长度大到信号波长的1/7，则该导线应被视做传输线。
如当某电磁波信号以时钟频率为900MHZ （GSM手机传输频率）在导线中传播时，则如果线路的长度大于：1/7波长=1C/7F=4.76CM 时，该线路就被定义为传输线。
众所周知，直流电路中电流传输时遇到的阻力叫电阻，交流电路中电流遇到的阻力叫阻抗而高频（》400MHZ ）电路中传输信号所遇到的阻力叫特性阻抗，在高频情况下，印制板上的传输信号铜导线可以被视为由一串等效电阻及一并连电感所组合而成的传导线路，而此等效电阻在高频分析时小到可以忽略不记，因此我们在对一个印制板的信号传输进行高频分析时，则只需考虑杂散分布之串联电感及并联电容的效应，我们可以得到以下公式；Z0=R+√L/C √≈√L/C （ Z0为特性阻抗值）关于特性阻抗，有以下几原则：1、 在数字信号在板子上传输时，印制板线路的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配，如果不匹配的话，所传送的信号能量将出现反射，散失，衰减，或延误，等现象，从而产生杂信，2、 由于电子元件的电子阻抗越高时，其传输速率才越快，因而电路板的特性阻抗值也要随之提高，才能与之匹配，3、射频通信用的PCB ，除强调 Z0外，有时更加强调板材本身具有低的 Er （介质常数）值及低的Df （介质损耗因子）值。
高频信号在介质中的传输速度为C/ Er,可知：Er 越小，传输速度越快，这也是为何高频要用低介质常数的高频材料。
Df 影响着信号在介质传输过程中的失真，Df 越小，失真越小。
二：特性阻抗的常见形式和计算方法：在线路板的设计中，传输信号最常见的有4种单线布线和2种差分布线方式方式：以上四种单线传输信号布线方式的阻抗计算公式见下；（差分略）1、 微带线：Z 。
=87ln 「5.98H/（0.8W+T ）」Er+1.412、 埋入式微带线Z 。
硅电容研究报告
硅电容研究报告背景硅电容是一种基于硅材料制造的电容器，用于存储电荷和调节电流。
它具有体积小、重量轻、可靠性高和成本低等优势，因此在各种电子设备中得到广泛应用。
然而，由于硅材料的特性限制，硅电容在某些情况下可能会出现性能不稳定的问题。
为了解决这个问题，本研究对硅电容进行了深入分析，并提出了相应的建议。
分析硅材料特性分析硅材料是一种半导体材料，具有良好的导电性和绝缘性能。
然而，在制造硅电容时，由于硅材料的晶格结构和掺杂情况可能会导致一些问题。
首先，晶格结构不完美可能导致晶体缺陷和漏电现象。
其次，掺杂过程中可能会引入杂质离子，影响电容器的工作稳定性。
硅电容器设计与制造分析硅电容器通常由两个金属板（称为极板）之间夹着一层绝缘材料（称为介质）构成。
在制造过程中，首先需要选择合适的绝缘材料，并将其涂覆在极板上。
然后，通过烧结或电子束蒸发等方法形成绝缘层。
最后，将两个极板固定在一起，并连接电路。
硅电容性能分析硅电容的性能主要由以下几个因素决定：1.电容量：表示硅电容器可以存储的电荷量。
通常使用法拉（F）作为单位。
2.工作电压：表示硅电容器可以承受的最大电压。
超过该电压可能会导致击穿现象。
3.损耗因子：表示硅电容器在工作过程中损失的能量比例。
损耗因子越小，能量损失越小。
4.温度稳定性：表示硅电容器在不同温度下的性能变化情况。
温度稳定性越好，硅电容器在各种环境下都能正常工作。
5.寿命：表示硅电容器的使用寿命。
寿命越长，使用时间越长久。
结果经过对硅材料特性、硅电容器设计与制造以及硅电容性能进行分析，得出以下结论：1.硅电容器的性能受硅材料的晶格结构和掺杂情况影响。
为了提高硅电容器的稳定性，可以优化硅材料的制备工艺。
2.在硅电容器的设计与制造过程中，选择合适的绝缘材料和制造方法对于提高硅电容器的性能至关重要。
3.针对硅电容器的性能指标，可以通过优化介质层和极板之间的结构以及改变掺杂方式来提升性能。
4.考虑到硅电容器在不同温度下的工作情况，可以采用温度补偿技术来提高温度稳定性。
Tg、CTI、CTE
特殊性覆铜板划分方式及其特征来源：PCB资源网作者：PCBer 发布时间：2007-09-15 发表评论按覆铜板的某个特殊性能去划分不同等级的覆铜板，主要表现在一些比较高档次的板材上。
下面仅举几种这样的分类品种。
(1)按Tg的高低对覆铜板进行分类玻璃化温度(Tg)是描述绝缘材料达到某一温度后，非晶态聚合物由玻璃脆性状态转变为黏流态或高弹性态的温度。
一般绝缘材料处于Tg以上时，许多性能会发生急剧的变化。
因此，Tg越高，这种绝缘材料原有的各种性能的稳定性就越好。
另一方面，具有高Tg的材料一般比低Tg的材料具有更好的尺寸稳定性和机械强度保持率，加之该优良性能可在更大的温度范围内保持，这对制造高密度、高精度、高可靠性的印制电路板是很重要的。
Tg是衡量、表征一些玻纤布基覆铜板的耐热性的重要项目。
但对纸基覆铜板(如X PC、FR-1等)、复合基覆铜板(如CEM-1、CEM-3)来讲，用Tg衡量它们的耐热性并不适用。
在IPC-4101标准中，对玻纤布基各类覆铜板规定了最低Tg指标值或是Tg的标准范围。
这实际上是用R划分出各类型覆铜板的耐热等级。
例如，对玻纤布-环氧树脂基覆铜板(FR-4)的耐热性，是以所要求达到的Tg的范围不同划分为三个品种，见表。
从PCB设计和制造选择不同等级的耐热性基板材料的实际出发，目前世界上(特别是欧美)通常将刚性玻纤布基覆铜板按照Tg划分为四个档次。
这种档次的划分及所包括的主要采用的不同树脂类型的覆铜板，举例见表2-3。
按照Tg划分刚性玻纤布基覆铜板的四个档次品种对高耐热性覆铜板的Tg值的要求，目前没有特别明确的划定。
一般习惯上将上表的第三、第四档次的Tg要求的基板(Tg大于170℃)称为高耐热性覆铜板。
(2)按Dk的高低对板进行分类表征基板材料介电性能的主要性能项目，主要是介电常数(用"ε"或“Dk”)和介质损耗因子(用"tanδ"或"Df")。
PCB板材特性参数详解
它表示印制板基材的热分解温度，是指基材的树脂受热失重5％时的温度，作为印制板的基材受热引起分层 和性能下降的标志。常采用热重量分析法（TGA）来测量。
C.热膨胀系数CTE(Coefficient of thermal expansion)：
描述了一个 PCB 受热或冷却时膨胀或收缩的一个百分率 ，其单位温度上升之间引起的基板材料尺寸的线性 变化。PCB在X.Y方向受玻璃布的钳制，CTE不大，目前普便情况在11-15之间。主要关注的是板厚Z方向。 Z轴CTE采用热机分析法（TMA）来测量。 а1-CTE：Tg以下热膨胀系数，标准最高为60ppm/℃。 а2-CTE：Tg以上热膨胀系数，标准最高为300ppm/℃.
越大，越会产生较大的应力，无引脚的连接形式刚性更大，长引脚可以通过自身材料的塑性变形调整形状，所以 热膨胀失配导致的位移或变形不会直接传递到焊点，而表贴引脚是一种极限，会产生较大的膨胀失配情况。 2）对层间对位度的影响：提高层间对准度 3）对导通孔可靠性的影响：避免引起孔壁断裂,焊盘剥离，内层铜撕裂，树脂凹缩。如下图所示
CTE降低导通孔的可靠性表现在以下方面
针对以上情况我们怎么解决？ 1）对材料的CTE进行协调来减小整体热膨胀失配。基材，焊料和器件组合考虑，最优CTE差 为1-3ppm/℃,因为器件太多，只能对可靠性风险影响最大的元器件考虑。 2）增加连接柔顺性，对于表贴器件增加焊点厚度或者换成插件，减小引脚的润湿长度来减 小界面处应力。 3）填充器件与基板之间的空隙。 4）对过孔做thermal relief,减少对孔壁的应力。 对于温度变化太大的情况，比如每分钟温升30℃以上，即使完全匹配也会导致焊点失效.
（2）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后 根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。
C.热膨胀系数CTE(Coefficient of thermal expansion)：
描述了一个 PCB 受热或冷却时膨胀或收缩的一个百分率 ，其单位温度上升之间引起的基板材料尺寸的线性 变化。PCB在X.Y方向受玻璃布的钳制，CTE不大，目前普便情况在11-15之间。主要关注的是板厚Z方向。 Z轴CTE采用热机分析法（TMA）来测量。 а1-CTE：Tg以下热膨胀系数，标准最高为60ppm/℃。 а2-CTE：Tg以上热膨胀系数，标准最高为300ppm/℃.
越大，越会产生较大的应力，无引脚的连接形式刚性更大，长引脚可以通过自身材料的塑性变形调整形状，所以 热膨胀失配导致的位移或变形不会直接传递到焊点，而表贴引脚是一种极限，会产生较大的膨胀失配情况。 2）对层间对位度的影响：提高层间对准度 3）对导通孔可靠性的影响：避免引起孔壁断裂,焊盘剥离，内层铜撕裂，树脂凹缩。如下图所示
CTE降低导通孔的可靠性表现在以下方面
针对以上情况我们怎么解决？ 1）对材料的CTE进行协调来减小整体热膨胀失配。基材，焊料和器件组合考虑，最优CTE差 为1-3ppm/℃,因为器件太多，只能对可靠性风险影响最大的元器件考虑。 2）增加连接柔顺性，对于表贴器件增加焊点厚度或者换成插件，减小引脚的润湿长度来减 小界面处应力。 3）填充器件与基板之间的空隙。 4）对过孔做thermal relief,减少对孔壁的应力。 对于温度变化太大的情况，比如每分钟温升30℃以上，即使完全匹配也会导致焊点失效.
（2）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后 根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。
运用有限元分析的阻尼板优化设计
维普资讯
第 ２ ７卷第 ３ 期
２０ ０ ７年 ９月
振 动 、 试 与 诊 断 测
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＶｉｒ ｔｏ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｄｉｇ ｏ ｉ ｏ ｒ ａ ｂ ａｉ ｎ。 ａ ｕ ｅ ｎ ｏ ａ ｎ ｓｓ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
２ 优 化 设 计
２ １ 优化 设计 原 理及 要素 ．
１ 理论 基 础
阻尼 结构 自由振 动 的离 散微 分方 程 可写成 如 下
。
优 化设 计 的基 本原 理 是通 过构 建优 化 的数学 模
型， 运用 各 种优 化方 法 ， 满足设 计 要求 的条 件 下迭 在
中 国 工 程 物 理 研 究 院 面 上 基 金 资 助项 目（ 号 ：０ ６ ３ ９ 。 编 ２ ０ ０ １ ） 收 稿 日期 ：０ ５１— ６ 修 改 稿 收到 日期 ：０ ６０ — ３ ２ ０— ２１ ； ２ ０ —２１ 。
有 较 大 幅 度 的提 高 ， 其 在 工 作 环 境 中 具 有 更 好 的减 振 性 能 。 使 关键词 有限元分析 阻尼板 损耗因子 优 化设 计
中 图分 类 号
０３ ４ ２
形 式
引 言
在 振 动 和噪声 控 制 中 ， 常使 用 附有 粘 弹性 阻尼 材料 的阻 尼结 构 。 这类 结构 简单 、 济 、 于设计 ， 经 便 在 工 程 中广 泛 应 用 。 国 内外 学 者 对 其 做 了 大 量 的 研 究 ［ ］ 大部 分学 者 的注 意力 主要 集 中在 如何计 算 获 １。
— Ｒ＋ ｉ ＫＪ （） ２
其 中 ： ， 分别 为 阻尼 结构 复 刚度 的实 部 和虚 部 。 对方 程 （ ） 行 特征 值求 解 ， 据结 构 中各材 料 １进 根 的应 变 能 、 振型 与材 料损 耗 因子 之 间的关 系 ， 到阻 得
第 ２ ７卷第 ３ 期
２０ ０ ７年 ９月
振 动 、 试 与 诊 断 测
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＶｉｒ ｔｏ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｄｉｇ ｏ ｉ ｏ ｒ ａ ｂ ａｉ ｎ。 ａ ｕ ｅ ｎ ｏ ａ ｎ ｓｓ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
２ 优 化 设 计
２ １ 优化 设计 原 理及 要素 ．
１ 理论 基 础
阻尼 结构 自由振 动 的离 散微 分方 程 可写成 如 下
。
优 化设 计 的基 本原 理 是通 过构 建优 化 的数学 模
型， 运用 各 种优 化方 法 ， 满足设 计 要求 的条 件 下迭 在
中 国 工 程 物 理 研 究 院 面 上 基 金 资 助项 目（ 号 ：０ ６ ３ ９ 。 编 ２ ０ ０ １ ） 收 稿 日期 ：０ ５１— ６ 修 改 稿 收到 日期 ：０ ６０ — ３ ２ ０— ２１ ； ２ ０ —２１ 。
有 较 大 幅 度 的提 高 ， 其 在 工 作 环 境 中 具 有 更 好 的减 振 性 能 。 使 关键词 有限元分析 阻尼板 损耗因子 优 化设 计
中 图分 类 号
０３ ４ ２
形 式
引 言
在 振 动 和噪声 控 制 中 ， 常使 用 附有 粘 弹性 阻尼 材料 的阻 尼结 构 。 这类 结构 简单 、 济 、 于设计 ， 经 便 在 工 程 中广 泛 应 用 。 国 内外 学 者 对 其 做 了 大 量 的 研 究 ［ ］ 大部 分学 者 的注 意力 主要 集 中在 如何计 算 获 １。
— Ｒ＋ ｉ ＫＪ （） ２
其 中 ： ， 分别 为 阻尼 结构 复 刚度 的实 部 和虚 部 。 对方 程 （ ） 行 特征 值求 解 ， 据结 构 中各材 料 １进 根 的应 变 能 、 振型 与材 料损 耗 因子 之 间的关 系 ， 到阻 得
印刷电路板基材简介(CCL)
增强材——Reinforcements
玻璃纤维的优点：
1. 高强度： 2. 抗热/防火： 3. 耐化学性： 4. 防潮： 5. 热稳定性： 6. 电性：
比其他类型的纤维相比具有极高的强度。 玻璃属于无机物，不会燃烧。 玻璃可抗大局部的化学品，也不会被细菌/昆虫攻击。 玻璃并不吸水，在高湿度下仍然保持机械强度。 玻璃熔点非常高，并具有很低的膨胀系数以及很高的传热系数。 绝缘性能极佳。
Getek目前在研发升级产品Getek II，Dk/Df更低。
Megtron有后续的产品Megtron II、Megtron III及Megtron IV，应用于更高端产品。
4.Rogers RO4000/Arlon 25FR
Rogers的RO4000与Arlon的25FR为玻璃布基加陶瓷填充的聚脂基材。
基材分类及应用
一般，基材按树脂类型以及应用分类：
1.纸基酚醛板 包括XPC、XXXPC、FR-1及FR-2，组成为酚醛树脂与纤维纸。
2. CEM-1/CEM-3 外表均使用玻璃布，CEM-1内芯是纤维纸，CEM-3内芯是玻璃毡。
3. FR-4基材 通指玻璃布基含浸环氧树脂的基材。
4. 高性能基材 其他特殊的/非酚醛/非FR-4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ树脂基材，也包括Aramid、RCC等新开展 的材料。
与基材的附着力强
结合力差
延展性差
延展性佳
内应力高，难以挠曲，容易折断
可抵受挠曲而不折断
铜箔的外表处理：
铜箔——Copper Foil
Bonding Stage：传统的铜箔处理是在铜箔的毛面以高电流快速镀铜，形成瘤状，目的 是增加外表积（Nodulization）； Thermal Barrier Treatment：然后再电镀一层黄铜或锌,目的是阻止高温时树脂内的Dicy 攻击铜面生成水分及胺类，导致结合力下降； Stabilization：对两面进行铬化处理（Chromation），作用是抗氧化。
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如商用无线通信要求使用低成本的板材、稳定的介电常数（εr变化误差在±1-2％间）、低的介电损耗（0.005以下）。具体到手机的PCB板材，还需要有多层层压、PCB加工工艺简易、成品板可靠性高、体积小、集成度高、成本低等特点。为了挑战日益激烈的市场竞争，电子工程师必须在材料性能、成本、加工工艺难易及成品板的可靠性间采取折衷。
0.118
注
t厚度为1OZ/35um/1.37mil
表一50欧姆/75欧姆微带传输线线宽参数
同样在六层板和八层板微带传输线设计中如果已知微带线的介质厚度d，根据W/d值可以计算出微带传输线线宽W。
（2）微带传输线损耗
微带传输线损耗由三个因素决定：半开放性引起的辐射（这种损耗很小）；介质热损耗αd（板材原因）；高频趋肤效应引起的导体损耗αc。导体损耗是主要的，导体损耗αc与W/h（h为基片厚度）成反比，也与光洁度有关。当W/h一定，介质损耗与损耗因子和频率成正比。
FR4板材有各种厚度，适用于多层层压的板材品种齐全，表四以FR4板材为例给出一种多层板层压结构和板材厚度分配参数，以供PCB设计工程师参考。
层数
完成板厚度
叠层组成
四层
1.5mm
2116X2+7628X2+0.8mm
1.57mm
7628X4+0.8mm
1.60mm
7628X4+0.8mm
1080X2+7628X2+1mm
0.278
3.04
100
3mil
0.1251
不准确
0.703
3.24
75
8mil
0.1237
7mil
0.1267
1.69
3.44
50
20mil
0.1257
17mil
0.1284
S1139
3.8
0.39
2.56
100
4mil
0.109
0.889
2.73
75
10mil
0.110
2.0
2.929
50
24mil
5高频板PCB工艺
根据以上对传输线特性介绍，进一步可以从线宽、过孔、线间串扰、屏蔽等四个方面说明高频PCB设计需要注意的细节地方。
（1）传输线线宽
传输线线宽设计基于阻抗匹配理论。
图六阻抗匹配
当入出阻抗以及传输线阻抗匹配时，系统输出功率最大（信号总功率最小），入出反射最小。对于微波电路，阻抗匹配设计还需要考虑器件的工作点。信号线过孔会引起阻抗传输特性变化，TTL、CMOS逻辑信号线特性阻抗高，这种影响不计。但在50欧姆等低阻抗、高频电路这种影响需要考虑。一般要求信号线没有过孔。
目前可供选用的板材很多，有代表性的常用板材有：环氧树脂玻璃布层压板FR4、多脂氟乙烯PTFE、聚四氟乙烯玻璃布F4、改性环氧树脂FR4等。特殊板材如：卫星微波收发电路用到蓝宝石基材和陶瓷基材；微波电路基材GX系列、RO3000系列、RO4000系列、TL系列、TP-1/2系列、F4B-1/2系列。它们使用的场合不同，如FR4用于1GHz以下混合信号电路、多脂氟乙烯PTFE多用于多层高频电路板、聚四氟乙烯玻璃布纤维F4用于微波电路双面板、改性环氧树脂FR4用于家用电器高频头（500MHz以下）。由于FR4板材易加工、成本低、便于层压，所以得到广泛应用。
图七传输线线间串扰
设线间偶合度为C，C的大小与εr、W/d、S、平行线长L有关。间距S愈小，偶合愈强；L愈长、偶合愈强。为了增加感性认识，举例：利用这种特性做成的50欧姆定向偶合器。如1.97GHzPCS频端基站功率放大器,其中d=30mil、 εr=3.48：
10dB定向偶合器PCB尺寸：S=5mil,l=920mil,W=53mil
图八驻波状态图
由于接地线很短，接地传输线相当于一个感性阻抗（n-pH量级），同时接地过孔也近似相当于一个感性阻抗，这影响了对高频信号滤波功效。这是接地过孔尽可能地靠近管脚的原因。为了减小传输线感性负载，微波电路要求接地管脚的过孔多于一个，相当于在低频电路中增加接地面电流能力，保证各接地点均为等0电平。
下面我们从微带传输线特性、多层板层压工艺、板材参数性能比较等多个方面分析，给出了对于特殊应用的PCB板材选取方案，总结了高频信号PCB设计要点，供广大电子工程师参考。
1微带传输线传输特性
板材的性能指标包括有介电常数εr、损耗因子（介质损耗角正切）tgδ、表面光洁度、表面导体导电率、抗剥强度、热涨系数、抗弯强度等。其中介电常数εr、损耗因子是主要参数。10Fra bibliotek2.9
0.9
2.9
尺寸稳定度
mm/m
0.5
加工工艺难易(孔化、表面处理)
与FR4相当
与FR4相当
加工通孔时表面需特殊处理
注，测试方法未列出
由上所述，板材对PCB设计和加工影响最大的参数主要是介电常数和损耗因子。对于多层板设计，板材选取还需考虑加工冲孔、层压性能。下面是FR4/PTFE/F4/S1139/RO4350等几种板材的参数说明。
（2）传输线线间串扰
当两根平行微带线间距很小时产生偶合，引起彼此线间串扰并且影响传输线特性阻抗。对于50欧姆和75欧姆高频电路尤其需要注意，并在电路设计上采取措施。实际电路设计中还用到这种偶合特性，如手机发射功率测量和功率控制就是一例。下面的分析对高频电路和ECL高速数据（时钟）线有效，对微小信号电路（如精密运算放大电路）有参考价值。
1080X8+2116X2+0.2mmX3
注
1080板厚2.5mil /2116板厚4.3mil/7628板厚7mil。毫米板为双面敷铜板，其它为介质基片，铜皮厚度均为1OZ（35um/1.37mil）
表三FR4层压板结构参数
六层板、完成板厚度为1.6mm，其层压结构如图四所示。
图四 六层板层压结构
表三板材主要参数性能比较
由以上传输线特性阻抗、损耗、传播波长分析和板材比较，产品设计须考虑成本，市场因素。因此建议在PCB设计中，设计者选取板材考虑如下关键因素：
（1）信号工作频率不同对板材要求不同。
（2）工作在1GHz以下的PCB可以选用FR4，成本低、多层压制板工艺成熟。如信号入出阻抗较低（50欧姆），在布线时需要严格考虑传输线特性阻抗和线间耦合，缺点是不同厂家以及不同批生产的FR4板材掺杂不同,介电常数不同（4.2-5.4）且不稳定。
高速数据信号或高频信号传输常用到微带线（MicrostripLine），由附着在介质基片两边的导带和导体接地板构成，且导带一部分暴露在空气中，信号在介质基片和空气这两种介质中传播引起传输相速不等会产生辐射分量、如果合理选用微带尺寸这种分量很小。图一基片结构示意
如图一基片结构所示，铜皮厚t一般很小，在0.5OZ（17μm、0.7mil）到1 OZ（35μm、1.35mil），导带特性有基片介电常数εr、线宽W、板厚d决定。
（1）微带传输线特性阻抗
微带传输线的特性阻抗Z0计算如下：
当w/d≤1，微带传输线的特性阻抗Z0表示为：
当w/d≥1，微带传输线的特性阻抗Z0表示为：
其中εe叫有效介电常数，是把两种介质对微带特性阻抗的贡献等效为一种假想的均匀介质。
图二说明了Z0和W/d、εr间的关系，W/d愈大Z0愈低、εr愈大Z0愈低。
（3）微带色散特性
当频率高到微带尺寸相对λ/4或λ/2足够大时，将出现严重色散特性还增加了辐射损耗。如果固定在某个频率，在此频率下色散效应可不考虑。阻抗越低、基片越厚、εr越高，微带色散越严重，或板材确定后，频率愈高色散愈严重。
（4）信号在介质中的传输波长和相速
λc为实际在自由空间中传播波长。由此可见εe越高波长减短，信号在传输线中的相速降低。由相速和传输线长可得传播时延t=Vp*L。
20dB定向偶合器PCB尺寸：S=35mil,l=920mil,W=62mil
为了减小信号线间串扰，建议
A、高频或高速数据平行信号线间距离S是线宽的一倍以上。
B、尽量减少信号线间平行的长度。
C、高频小信号、微弱信号避开电源和逻辑信号线等强干扰源。
（3）接地过孔电磁分析。
无论IC器件管脚接地还是其它阻容器件接地，在高频电路中都要求接地过孔尽可能地靠近管脚，其理论依据是：高频信号接地线通路以理想传输线终端接地等效，其驻波状态如图八所示。
（4）3GHz以下的大信号微波电路如功率放大器和低噪声放大器建议选用类似RO4350的双面板材，RO4350介电常数相当稳定、损耗因子较低、耐热特性好、加工工艺与FR4相当。其板材成本略高于FR4（高6分/cm2左右）。
（5）10GHz以上的微波电路如功率放大器、低噪声放大器、上下变频器等对板材要求更高，建议采用性能相当于F4的双面板材。
高频布线工艺和PCB板选材
摘要：本文通过对微带传输特性、常用板材性能参数进行比较分析，给出用于无线通信模拟前端、高速数字信号等应用中PCB板材选取方案，进一步从线宽、过孔、线间串扰、屏蔽等方面总结高频板PCB设计要点。
关键字：PCB板材、PCB设计、无线通信、高频信号
近年来在无线通信、光纤通信、高速数据网络产品不断推出，信息处理高速化、无线模拟前端模块化，这些对数字信号处理技术、IC工艺、微波PCB设计提出新的要求，另外对PCB板材和PCB工艺提出了更高要求。
（3）工作在622Mb/s以上的光纤通信产品和1G以上3GHz以下的小信号微波收发信机，可以选用改性环氧树脂材料如S1139，由于其介电常数在10GHz时比较稳定、成本较低、多层压制板工艺与FR4相同。如622Mb/s数据复用分路、时钟提取、小信号放大、光收发信机等处建议采用此类板材，以便于制作多层板且板材成本略高于FR4（高4分/cm2左右），缺点是基材厚度没有FR4品种齐全。或者，采用RO4000系列如RO4350，但目前国内一般用的是RO4350双面板。缺点是：这两种板材不同板厚品种数量不齐全，由于板厚尺寸要求，不便于制作多层印制板。如RO4350，板材厂家生产的规格有10mil/20mil/30mil/60mil等四种板厚，而目前国内进口品种更少，因此限制了层压板设计。
0.118
注
t厚度为1OZ/35um/1.37mil
表一50欧姆/75欧姆微带传输线线宽参数
同样在六层板和八层板微带传输线设计中如果已知微带线的介质厚度d，根据W/d值可以计算出微带传输线线宽W。
（2）微带传输线损耗
微带传输线损耗由三个因素决定：半开放性引起的辐射（这种损耗很小）；介质热损耗αd（板材原因）；高频趋肤效应引起的导体损耗αc。导体损耗是主要的，导体损耗αc与W/h（h为基片厚度）成反比，也与光洁度有关。当W/h一定，介质损耗与损耗因子和频率成正比。
FR4板材有各种厚度，适用于多层层压的板材品种齐全，表四以FR4板材为例给出一种多层板层压结构和板材厚度分配参数，以供PCB设计工程师参考。
层数
完成板厚度
叠层组成
四层
1.5mm
2116X2+7628X2+0.8mm
1.57mm
7628X4+0.8mm
1.60mm
7628X4+0.8mm
1080X2+7628X2+1mm
0.278
3.04
100
3mil
0.1251
不准确
0.703
3.24
75
8mil
0.1237
7mil
0.1267
1.69
3.44
50
20mil
0.1257
17mil
0.1284
S1139
3.8
0.39
2.56
100
4mil
0.109
0.889
2.73
75
10mil
0.110
2.0
2.929
50
24mil
5高频板PCB工艺
根据以上对传输线特性介绍，进一步可以从线宽、过孔、线间串扰、屏蔽等四个方面说明高频PCB设计需要注意的细节地方。
（1）传输线线宽
传输线线宽设计基于阻抗匹配理论。
图六阻抗匹配
当入出阻抗以及传输线阻抗匹配时，系统输出功率最大（信号总功率最小），入出反射最小。对于微波电路，阻抗匹配设计还需要考虑器件的工作点。信号线过孔会引起阻抗传输特性变化，TTL、CMOS逻辑信号线特性阻抗高，这种影响不计。但在50欧姆等低阻抗、高频电路这种影响需要考虑。一般要求信号线没有过孔。
目前可供选用的板材很多，有代表性的常用板材有：环氧树脂玻璃布层压板FR4、多脂氟乙烯PTFE、聚四氟乙烯玻璃布F4、改性环氧树脂FR4等。特殊板材如：卫星微波收发电路用到蓝宝石基材和陶瓷基材；微波电路基材GX系列、RO3000系列、RO4000系列、TL系列、TP-1/2系列、F4B-1/2系列。它们使用的场合不同，如FR4用于1GHz以下混合信号电路、多脂氟乙烯PTFE多用于多层高频电路板、聚四氟乙烯玻璃布纤维F4用于微波电路双面板、改性环氧树脂FR4用于家用电器高频头（500MHz以下）。由于FR4板材易加工、成本低、便于层压，所以得到广泛应用。
图七传输线线间串扰
设线间偶合度为C，C的大小与εr、W/d、S、平行线长L有关。间距S愈小，偶合愈强；L愈长、偶合愈强。为了增加感性认识，举例：利用这种特性做成的50欧姆定向偶合器。如1.97GHzPCS频端基站功率放大器,其中d=30mil、 εr=3.48：
10dB定向偶合器PCB尺寸：S=5mil,l=920mil,W=53mil
图八驻波状态图
由于接地线很短，接地传输线相当于一个感性阻抗（n-pH量级），同时接地过孔也近似相当于一个感性阻抗，这影响了对高频信号滤波功效。这是接地过孔尽可能地靠近管脚的原因。为了减小传输线感性负载，微波电路要求接地管脚的过孔多于一个，相当于在低频电路中增加接地面电流能力，保证各接地点均为等0电平。
下面我们从微带传输线特性、多层板层压工艺、板材参数性能比较等多个方面分析，给出了对于特殊应用的PCB板材选取方案，总结了高频信号PCB设计要点，供广大电子工程师参考。
1微带传输线传输特性
板材的性能指标包括有介电常数εr、损耗因子（介质损耗角正切）tgδ、表面光洁度、表面导体导电率、抗剥强度、热涨系数、抗弯强度等。其中介电常数εr、损耗因子是主要参数。10Fra bibliotek2.9
0.9
2.9
尺寸稳定度
mm/m
0.5
加工工艺难易(孔化、表面处理)
与FR4相当
与FR4相当
加工通孔时表面需特殊处理
注，测试方法未列出
由上所述，板材对PCB设计和加工影响最大的参数主要是介电常数和损耗因子。对于多层板设计，板材选取还需考虑加工冲孔、层压性能。下面是FR4/PTFE/F4/S1139/RO4350等几种板材的参数说明。
（2）传输线线间串扰
当两根平行微带线间距很小时产生偶合，引起彼此线间串扰并且影响传输线特性阻抗。对于50欧姆和75欧姆高频电路尤其需要注意，并在电路设计上采取措施。实际电路设计中还用到这种偶合特性，如手机发射功率测量和功率控制就是一例。下面的分析对高频电路和ECL高速数据（时钟）线有效，对微小信号电路（如精密运算放大电路）有参考价值。
1080X8+2116X2+0.2mmX3
注
1080板厚2.5mil /2116板厚4.3mil/7628板厚7mil。毫米板为双面敷铜板，其它为介质基片，铜皮厚度均为1OZ（35um/1.37mil）
表三FR4层压板结构参数
六层板、完成板厚度为1.6mm，其层压结构如图四所示。
图四 六层板层压结构
表三板材主要参数性能比较
由以上传输线特性阻抗、损耗、传播波长分析和板材比较，产品设计须考虑成本，市场因素。因此建议在PCB设计中，设计者选取板材考虑如下关键因素：
（1）信号工作频率不同对板材要求不同。
（2）工作在1GHz以下的PCB可以选用FR4，成本低、多层压制板工艺成熟。如信号入出阻抗较低（50欧姆），在布线时需要严格考虑传输线特性阻抗和线间耦合，缺点是不同厂家以及不同批生产的FR4板材掺杂不同,介电常数不同（4.2-5.4）且不稳定。
高速数据信号或高频信号传输常用到微带线（MicrostripLine），由附着在介质基片两边的导带和导体接地板构成，且导带一部分暴露在空气中，信号在介质基片和空气这两种介质中传播引起传输相速不等会产生辐射分量、如果合理选用微带尺寸这种分量很小。图一基片结构示意
如图一基片结构所示，铜皮厚t一般很小，在0.5OZ（17μm、0.7mil）到1 OZ（35μm、1.35mil），导带特性有基片介电常数εr、线宽W、板厚d决定。
（1）微带传输线特性阻抗
微带传输线的特性阻抗Z0计算如下：
当w/d≤1，微带传输线的特性阻抗Z0表示为：
当w/d≥1，微带传输线的特性阻抗Z0表示为：
其中εe叫有效介电常数，是把两种介质对微带特性阻抗的贡献等效为一种假想的均匀介质。
图二说明了Z0和W/d、εr间的关系，W/d愈大Z0愈低、εr愈大Z0愈低。
（3）微带色散特性
当频率高到微带尺寸相对λ/4或λ/2足够大时，将出现严重色散特性还增加了辐射损耗。如果固定在某个频率，在此频率下色散效应可不考虑。阻抗越低、基片越厚、εr越高，微带色散越严重，或板材确定后，频率愈高色散愈严重。
（4）信号在介质中的传输波长和相速
λc为实际在自由空间中传播波长。由此可见εe越高波长减短，信号在传输线中的相速降低。由相速和传输线长可得传播时延t=Vp*L。
20dB定向偶合器PCB尺寸：S=35mil,l=920mil,W=62mil
为了减小信号线间串扰，建议
A、高频或高速数据平行信号线间距离S是线宽的一倍以上。
B、尽量减少信号线间平行的长度。
C、高频小信号、微弱信号避开电源和逻辑信号线等强干扰源。
（3）接地过孔电磁分析。
无论IC器件管脚接地还是其它阻容器件接地，在高频电路中都要求接地过孔尽可能地靠近管脚，其理论依据是：高频信号接地线通路以理想传输线终端接地等效，其驻波状态如图八所示。
（4）3GHz以下的大信号微波电路如功率放大器和低噪声放大器建议选用类似RO4350的双面板材，RO4350介电常数相当稳定、损耗因子较低、耐热特性好、加工工艺与FR4相当。其板材成本略高于FR4（高6分/cm2左右）。
（5）10GHz以上的微波电路如功率放大器、低噪声放大器、上下变频器等对板材要求更高，建议采用性能相当于F4的双面板材。
高频布线工艺和PCB板选材
摘要：本文通过对微带传输特性、常用板材性能参数进行比较分析，给出用于无线通信模拟前端、高速数字信号等应用中PCB板材选取方案，进一步从线宽、过孔、线间串扰、屏蔽等方面总结高频板PCB设计要点。
关键字：PCB板材、PCB设计、无线通信、高频信号
近年来在无线通信、光纤通信、高速数据网络产品不断推出，信息处理高速化、无线模拟前端模块化，这些对数字信号处理技术、IC工艺、微波PCB设计提出新的要求，另外对PCB板材和PCB工艺提出了更高要求。
（3）工作在622Mb/s以上的光纤通信产品和1G以上3GHz以下的小信号微波收发信机，可以选用改性环氧树脂材料如S1139，由于其介电常数在10GHz时比较稳定、成本较低、多层压制板工艺与FR4相同。如622Mb/s数据复用分路、时钟提取、小信号放大、光收发信机等处建议采用此类板材，以便于制作多层板且板材成本略高于FR4（高4分/cm2左右），缺点是基材厚度没有FR4品种齐全。或者，采用RO4000系列如RO4350，但目前国内一般用的是RO4350双面板。缺点是：这两种板材不同板厚品种数量不齐全，由于板厚尺寸要求，不便于制作多层印制板。如RO4350，板材厂家生产的规格有10mil/20mil/30mil/60mil等四种板厚，而目前国内进口品种更少，因此限制了层压板设计。