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FPC高频材料信号损耗分析时间:2018-01-31 随着电子产品的小型化、数字化、高度集成化,以及它的信号传送的高频化、高速化的发展,信号完整性正变得越发重要,对印制电路板而言,信号传送的特性频率在GHz以上时,其不再仅仅是简单的“支撑元器件的载板”,而更被看作“传送电器信号载体”的“电介质体”,为达到“信号传输线”的特性要求,不仅靠导线特性(如导线宽度、精度及导体厚度等)的控制,更重要还与基材介质特性有关。因此,高频高速化的发展已对印制板的材料和设计制造提出了更高要求。 已有研究表明,传输线的介质材料选择及参数设计对传输线的损耗具有决定性的影响,如果材料选择或参数设计不当,传输线损耗过大会使波形失真很大,导致整个波形发生畸变。对高频FPC的制作而言,通过有效的方法评估材料的信号传输性能,在适当的材料特性(介电常数、介质损耗因子)下获得具有较小传输损耗的产品尤为重要。 实验设备: 阻抗测试仪:是德Keysight E5071C阻抗测试仪,测试频率:300KHz-20GHZ, 信号损耗测试:是德Keysight N5225B PNA 矢量网络分析仪,测试频率:7.5 GHz、10 GHz; 测试结论: 通过以上实验和分析,对几种典型的FPC材料的信号传输性能有了直观的认识,在损耗性能的测试对比分析 中获得如下结论: (1)通过建立信号损耗的理论计算模型,为高频材料的对比提供了简便的途径,当给定一种材料及材料特 性参数时,通过模型即可计算出其大致的理论损耗,无需繁琐的实验测试对比即可了解材料性能。 (2)通过模型获得的理论损耗值与实测值有一致的损耗增减规律,在5 GHz内理论与实际吻合得较好,在20 GHz以内可通过一定比例的修正获得材料损耗的预测值。10 GHz以内时信号损耗以导体损耗为主,10 GHZ以上 时介质损耗占比重逐渐增大,高频时除了重点改善导损还要选择优良的介质层以减少介损。 (3)对于光滑无损传输线的一次传输而言,阻抗匹配对信号损耗的影响为0.446 dB,与线长关系不大。而信 号损耗中的介质损耗和导体损耗随着测试频率的增大和传输线变长而正比增大。生产中应尽量缩短传输线的长 度以减少介质损和导体损耗。 (4)从介质损耗看,常用的PI基柔性材料由于损耗因子较大因而介质损耗也较大,而PTFE和LCP材料的损 耗仅为PI的20%~30%,在高频传输上优势明显,有望替代PI材料成为高频FPC制作的首选。 |