论文部分内容阅读
5G通信与物联网等应用领域对超高速率与高完整性的信号传输要求,向现有印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)制造技术提出了新的挑战,促使通信类PCB朝着线路低粗糙度、高密度互连与高信号完整性等方向发展。目前,通过开发PCB制造新材料、改进制造工艺与结构设计等途径,实现提升PCB的高频高速性能是行业研究热点。本论文基于改良型半加成法(modified Semi-Additive Process,mSAP)制作技术,对影响高频高速PCB信号完整性的基材、制造工艺以及铜面表面处理等因素进行研究,总结出产品信号传输的插入损耗与这些因素之间的作用规律并应用于生产实际,获得了较好的效益。具体包括如下内容:本工作利用3μm铜箔、M6G高速材料、1035(含胶量70%)半固化片等为结构材料制作4层高频高速测试板,对高频高速PCB信号传输损耗产生影响的重要因素如线路表面粗糙度、蚀刻因子等开展研究,探索基于研究材料和mSAP制作技术的高频高速PCB制作技术;采用矢量网络分析仪测试自制测试板信号传输损耗,探索该类PCB制造关键材料与工艺与其高频高速信号传输完整性之间的关系。结果表明,mSAP技术蚀刻因子可达3.43;与现有技术(减成法)的产品相比,在20GHz频率下测试板的信号插损值减小了33.071dB/m。由此可以说明,基于mSAP技术制作高频高速PCB有较大优势,结构材料的性能与制作工艺是关键因素。基于高频高速线路信号传输“趋肤效应”的控制,对mSAP制作技术制作高频高速PCB所使用的铜面修饰技术、以及该技术的工艺参数与自制测试板传输信号完整性的关系等进行研究。利用3D激光显微镜及矢量网络分析仪等对不同铜面修饰线路的表面特性及信号传输损耗进行测试。研究结果表明,在频率为20GHz下,化学镀银表面修饰后的信号插入损耗最低:-50.59dB/m。现有印制电路理论表明,PCB叠层结构设计对其信号传输具有直接影响。设计两种高频高速PCB叠层结构,采用研究的mSAP技术最佳工艺制作出相应测试板,利用矢量网络分析仪和ADS软件对自制测试板电子线路信号传输的损耗和基板材料的介电性能进行测试和提取,探索高速材料和半固化片的叠层方式、材料介电参数组合方式等与其信号传输信号完整性的关系。利用优化叠层结构构制12层测试板的研究结果表明,基板材料介电常数和介质损耗因子变化与玻璃纤维布种类和含胶量有关,信号插入损耗随着介电常数和介质损耗因子值减小而减小。