Requisitos de material base para PCB usable

El PCB generalmente consiste en un laminado que puede estar hecho de epoxi reforzado con fibra (FR4), poliimida o material Rogers u otro laminado. El material aislante entre las diferentes capas se llama preimpregnado.

Los dispositivos portátiles requieren una alta fiabilidad, por lo que este es un problema cuando los diseñadores de PCB se enfrentan a la elección de utilizar FR4 (el material de fabricación de PCB más rentable) o materiales más caros y más caros.

Si las aplicaciones de PCB portátiles requieren materiales de alta velocidad y alta frecuencia, FR4 puede no ser la mejor opción. La constante dieléctrica (Dk) de FR4 es 4.5, la constante dieléctrica del material más avanzado de la serie Rogers 4003 es 3.55, y la constante dieléctrica del material de la serie Brothers Rogers 4350 es 3.66.

La constante dieléctrica de un laminado se refiere a la relación de la capacitancia o energía entre un par de conductores en la vecindad de la pila a la capacitancia o energía entre un par de conductores en el vacío. A altas frecuencias, se prefiere tener una pequeña pérdida. Por lo tanto, Roger 4350 con una constante dieléctrica de 3.66 es más adecuado para aplicaciones de mayor frecuencia que FR4 con una constante dieléctrica de 4.5.

Típicamente, los dispositivos portátiles tienen de 4 a 8 capas de capas de PCB. El principio de la estructura de capas es que si se trata de una PCB de 8 capas, debe proporcionar suficientes capas de tierra y de potencia y emparedarla. De esta manera, el efecto dominó en la diafonía puede mantenerse al mínimo y la interferencia electromagnética (EMI) puede reducirse significativamente.

En la fase de diseño de la placa, el esquema de diseño generalmente implica colocar trozos grandes cerca de la capa de distribución de energía. Esto producirá un efecto de ondulación muy bajo y el ruido del sistema se puede reducir a casi cero. Esto es especialmente importante para el subsistema RF.

En comparación con los materiales de Rogers, FR4 tiene un mayor factor de disipación (Df), especialmente a altas frecuencias. Para pilas de FR4 de mayor rendimiento, el valor Df es aproximadamente 0.002, que es un orden de magnitud mejor que el FR4 convencional. Sin embargo, Rogers solo tiene 0.001 o menos en fichas. Cuando se utilizan materiales FR4 en aplicaciones de alta frecuencia, la pérdida de inserción puede variar mucho. La pérdida de inserción se define como la pérdida de potencia de una señal transmitida desde el punto A al punto B cuando se utiliza FR4, Rogers u otros materiales.