Zu den wichtigen Indikatorfaktoren für die Auswahl von Materialien für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten (Leiterplatten) gehören die folgenden Aspekte:
1. Frequenzstabilität und thermische Stabilität von Dk (Dielektrizitätskonstante);
Neben dem Streben nach einem niedrigen Dk-Wert ist es noch wichtiger, dass Dk über den gesamten Betriebsfrequenzbereich (z. B. 10 GHz bis 100 GHz) und den gesamten Betriebstemperaturbereich möglichst konstant bleibt. Übermäßige Schwankungen von Dk in Abhängigkeit von Frequenz oder Temperatur können zu einem Impedanzverlust der Kontrolle und Signalverzerrungen führen.
2. Der gemessene Wert von Df (dielektrischer Verlust/Verlusttangens) bei der Zielfrequenz;
Viele Materialien haben einen niedrigen Df bei 1 MHz, aber einen deutlichen Anstieg über 10 GHz. Die Auswahl von Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsmaterialien muss sich auf den Df bei der Zielanwendungsfrequenz (z. B. 10 GHz, 28 GHz, 77 GHz) und nicht auf typische Niederfrequenzwerte beziehen.
3. Oberflächenrauheit der Kupferfolie (Leiterverlust)
Der Skin-Effekt ist bei hohen Frequenzen erheblich und je rauer die Kupferfolie, desto größer der Leiterverlust. Daher werden häufig Kupferfolien mit extrem niedrigem Profil (VLP, HVLP) und sogar gewalzte Kupferfolien ausgewählt, wobei auf deren Haftfestigkeit mit der Harzschnittstelle geachtet werden sollte.
4. Glasgewebeeffekt
Bei digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen (Differenzialpaaren) kann die ungleichmäßige Dielektrizitätskonstante von gewöhnlichem E--Glasgewebe zu einer Differenz-zu-Gleichtakt-Umwandlung und einer Zeitverzögerungsabweichung führen. Bei der Auswahl der Materialien können offene Faserstoffe, Flachstoffe, glasfreie Stoffe (z. B. LCP, PTFE+Keramikfüller) oder deren Vermeidung durch Verkabelungsdesign in Betracht gezogen werden.
5. Thermische Zersetzungstemperatur (Td) und Glasübergangstemperatur (Tg)
Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsmaterialien verwenden aufgrund des niedrigen Df häufig PTFE, Kohlenwasserstoff oder modifiziertes PPO-Harz. Die Tg und Td dieser Materialien bestimmen die thermische Zuverlässigkeit des bleifreien Lötens und des Langzeitbetriebs. Beispielsweise sollte bei PTFE auf seine hohe-Temperatur-Dimensionsstabilität geachtet werden.
6. Feuchtigkeitsaufnahme und Dk/Df-Stabilität unter nassen Bedingungen;
Feuchtigkeit (Dk ≈ 80, hoher Df) kann die elektrische Leistung erheblich beeinträchtigen. PTFE, Materialien wie Kohlenwasserstoffharze haben eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme, aber einige Materialien mit niedrigem Dk-Wert können nach der Feuchtigkeitsaufnahme einen erheblichen Anstieg von Dk/Df aufweisen, und es ist notwendig, auf Leistungsabweichungen unter Feuchtigkeitsbedingungen zu achten.
7. Anisotropie;
Einige Platinen haben unterschiedliche Dk-Werte in X/Y-Richtung (Ebene) und Z-Richtung (Dickenrichtung), oder die Webrichtung des Glasgewebes beeinflusst die Dielektrizitätskonstante, was sich auf die Hochgeschwindigkeitsverkabelung auswirkt (z. B. unterschiedliche Richtungskonsistenz).
Der Kern der Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsmaterialauswahl besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen niedrigem und stabilem Dk/Df, Kupferfolie mit geringer Rauheit, ausreichender thermischer/mechanischer Zuverlässigkeit und Verarbeitbarkeit (insbesondere der Schwierigkeit der Lochmetallisierung in PTFE-Materialien) bei der Zielfrequenz und den Betriebsbedingungen (Temperatur/Feuchtigkeit) herzustellen.
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