何时是使用低dk聚四氟乙烯PCB层的正确时机?

聚四氟乙烯PCB

一个指导方针，有时提出在高速设计和路由是层压板的使用低Dk值．该行业所青睐的主要材料是带有陶瓷填料的聚四氟乙烯(PTFE)，可以用扩散玻璃进行增强。聚四氟乙烯材料在高速或射频系统中，以及在可能经历较大温度变化的系统中具有许多优势，但与FR4材料相比，代价是更大的成本。

由于要权衡利弊，很自然会提出这样的问题:什么时候应该使用PTFE ?最好看看专业开发团队是如何使用这些材料集的，特别是在PTFE材料具有低Dk值的情况下。虽然我们不能在本文中介绍PTFE PCB材料使用的每个实例，但我们将介绍一些重要的情况。

并非所有高速设计都需要聚四氟乙烯

暂时回到常用的指导方针:有时说高速设计应该使用更低的损耗层压材料，如聚四氟乙烯较低的Dk值对信号完整性很重要。在现实中，一些基于ptfe的材料具有较低的Dk值这一事实对于信号完整性并不那么重要，有时使用的理由是信号移动得更快。

实际情况是，在选择聚四氟乙烯时，还有其他与修改传输线的电气长度无关的考虑因素。相反，设计师应该只构建系统阻抗，并确保他们的材料选择与下面列出的领域之一一致。

mmWave设计

可能最常见的情况下，设计师会引用PTFE PCB材料的需求是在ghz范围的射频设计。这是合适的，因为系统中的损耗通常会随着频率的变化而变化，而聚四氟乙烯材料以其低损耗而闻名。因此，通过使用低损耗正切材料(如陶瓷填充聚四氟乙烯电介质)来减少这种特定的损耗来源是有意义的。

聚四氟乙烯PCB

在此阻焊层下面是PTFE层，提供低介电损耗。

在这些频率和聚四氟乙烯PCB层，主要的损失机制不是反射或介质损失。相反，铜和表面粗糙度损失可能占主导地位。表面粗糙度损失有两个来源:

来自高频的表皮效应
铜的粗糙度，这与它的生产方法有关
从表面光洁度来看，在沉积过程中会产生额外的粗糙度，并且可能会有磁损耗

在这些设计中，通常会看到更大的层厚度，这既是因为层数可以更低，也是因为

高层数，低层厚度

具有高层数的数字系统是常见的，这迫使许多设计采用HDI技术。例如，具有许多引脚或非常细间距BGA封装的组件将需要使用高层数和/或薄层来在这些封装和板周围获得受控阻抗迹线。当需要控制这些迹线的阻抗时，这在使用许多高速协议的高级数字系统中很常见，那么层厚度和层的Dk值在确定阻抗和可路由性方面变得非常重要。

这就是低Dk聚四氟乙烯PCB材料的路由是有用的。在这些材料上，痕迹宽度可以做得更宽以击中特定特性阻抗目标．这是有益的，因为虽然痕迹密度更小，但制造要求更宽松。在规模将达到数百万单位的产品中，这确保了更高的质量和较少的专业流程，这两者都有助于降低成本。

聚四氟乙烯PCB

这种用于智能手机的PCB可以在需要小线宽的PTFE层压板上具有非常高的层数。

允许更宽的迹线，因为迹线的阻抗与介电常数的平方根(√Dk)成反比。因此，如果在给定的层厚度下介电常数较低，那么迹线就可以变宽。

长渠道

最后，在布线长度非常长的设计中，特别是在信号必须通过一个或多个连接器的设计中，将首选PTFE。一些例子包括背板/子板系统和其他多板系统。

在这些设计中，插入损耗将是决定损耗的主要因素，因此使用较小的Dk值将减少部分损耗。请注意，上述毫米波设计中提到的相同铜损耗因子仍然适用于长通道。这些系统的不同之处在于，长通道通常是数字通道，它们可能被路由在较厚的层上微分对．这种聚四氟乙烯材料损耗的减少是很重要的，它使设计人员能够关注在长通道中会出现的其他损耗因素(反射和铜损耗)。