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1、誠(chéng)信為本共贏發(fā)展高頻微波印制板制造技術(shù)主講:楊維生一、前言1.高頻微波印制板在我國(guó)獲得飛速發(fā)展的主要原因:1)通信業(yè)的快速進(jìn)步,使原有的民用通信頻段顯得非常的擁擠,某些原軍事用途的高頻通信,部分頻段從21世紀(jì)開(kāi)始,逐漸讓位給民用,使得民用高頻通信獲得了超常規(guī)的速度發(fā)展。2)高保密性、高傳送質(zhì)量,要求移動(dòng)電話、汽車電話、無(wú)線通信,向高頻化發(fā)展。3)計(jì)算機(jī)技術(shù)處理能力的增加,信息存儲(chǔ)容量增大,迫切要求信號(hào)傳送高速化。二、定義1.微波定義。波長(zhǎng)為1m~0.1mm之間,相應(yīng)的頻率范圍為300MHZ~3000
2、GHZ(1GHZ=1000MHZ)的電磁波稱為微波。常將微波劃分為分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波四個(gè)波段。波段名稱波長(zhǎng)范圍頻率范圍頻段名稱分米波厘米波毫米波亞毫米波1m~10cm10cm~1cm1cm~1mm1mm~0.1mm300MHZ~3GHZ3GHZ~30GHZ30GHZ~300GHZ300GHZ~3000GHZ特高頻(UHF)超高頻(SHF)極高頻(EHF)超極高頻表1微波波段的劃分波段頻率范圍/GHZ波段頻率范圍/GHZUHF0.3~1.12Ka26.5~40.0L1.12~1.7Q33
3、.0~50.0Ls1.7~2.6U40.0~60.0S2.6~3.95M50.0~75.0C3.95~5.85E60.0~90.0Xc5.85~8.2F90.0~140.0X8.2~12.4G140.0~220.0Ku12.4~18.0R220.0~325.0K18.0~26.5 表2微波中的常用波段微波特點(diǎn):1)頻率高。微波的震蕩頻率極高,每秒在三億次以上,震蕩周期很短,在10-9~10-12s之內(nèi),和低頻器件電子的渡越時(shí)間10-8~10-9s屬同一數(shù)量級(jí)或者還小得多。微波的頻率高,在不太大的相
4、對(duì)帶寬下,其可用頻帶很寬。頻帶寬意味著信息容量大,使得它在需要很大信息容量的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。2)似光性。微波的波長(zhǎng)比一般的宏觀物體(如建筑物、船艦、飛機(jī)和導(dǎo)彈等)的尺寸都小得多,當(dāng)微波波束照射到這些物體上時(shí),將會(huì)產(chǎn)生顯著的反射。波長(zhǎng)越短,其傳播特性就越接近于幾何光學(xué),波束的定向性和分辨能力就越高,天線的尺寸也可以做得越小。11誠(chéng)信為本共贏發(fā)展3)能夠穿透電離層。微波能毫無(wú)阻礙地、低衰減地穿過(guò)電離層,因此稱微波是“宇宙窗口”,為衛(wèi)星通信、宇宙通信、導(dǎo)航、定位以及射電天文學(xué)的研究和發(fā)展提供了廣闊的
5、發(fā)展前景。4)測(cè)量技術(shù)上特點(diǎn)。在測(cè)量技術(shù)上微波波段也有明顯特點(diǎn)。低頻電路測(cè)量的幾個(gè)基本參量是電壓、電流和頻率,在微波波段電壓和電流已失去了唯一確切的含義,因而測(cè)量的基本參量是功率、阻抗和波長(zhǎng)。2.微波的應(yīng)用。1)微波技術(shù)的早期發(fā)展是和雷達(dá)交織在一起的。2)微波通信是國(guó)際公認(rèn)的最有發(fā)展前途的三大傳輸手段(微波、衛(wèi)星和光纖)之一。3.高頻微波印制板定義。在具有高頻微波基材的覆銅板上,加工制造成的印制板,叫作高頻微波印制板。這是一鐘剛性印制板,分為單面、雙面、多層高頻微波印制板。高頻基材同普通FR-4基材
6、合壓形成的印制板,叫做混合型多層印制板;高頻微波基材與金屬基混合壓成的基材制成的印制板,叫做高頻金屬基印制板。三、基材要求印制板的整體特性、加工性能、長(zhǎng)期可靠性,在很大程度上取決于基板材料的特性。對(duì)高頻微波印制板而言,所使用的基材與FR-4是完全不同的。為實(shí)現(xiàn)高速傳送信號(hào),要求基材的選用,必須考慮介電常數(shù)(Dk)和介質(zhì)損耗因素(Df)這兩個(gè)性能參數(shù)。根據(jù)電子產(chǎn)品的性能要求,選取不同介電常數(shù)的基材來(lái)制造高頻微波印制板。1.介電常數(shù)介電常數(shù)Dk(或εr),英文為dielectricconstant或re
7、lativepermittivity,表示某電介質(zhì)電容器的電容,與同樣構(gòu)造的電容器在真空狀態(tài)下的電容之比。介電常數(shù)Dk(或εr),通常表示出某種材料存儲(chǔ)電能能力的大小。國(guó)內(nèi)舊的專業(yè)文獻(xiàn)資料,常用εr符合表示,而國(guó)外和新的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)資料,常用Dk表示。2.覆銅板的介電常數(shù)覆銅板,由樹(shù)脂、增強(qiáng)材料(布、纖維、紙)和充填劑所組成,構(gòu)成為電的絕緣體,也稱為電介質(zhì)?;宀牧?,實(shí)際上是整塊印制板中的一個(gè)電容器。當(dāng)介電常數(shù)Dk大時(shí),表示存儲(chǔ)電能大,電路中電信號(hào)的傳播速度就會(huì)變低;反之,Dk小時(shí),電信號(hào)傳播速度就快。
8、在高頻線路中,信號(hào)的傳播速度,有以下的關(guān)系:v=k·C/Dk式中,V表示信號(hào)傳播速度;k是常數(shù);C為光速,3′108m/s;Dk表示基板的介電常數(shù)。3.低介電常數(shù)基材1)聚四氟乙烯,英文名PTFE,俗稱Teflon,Dk=2.4,其分子結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,因而具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和電氣性能。PTFE能耐許多強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),至今尚無(wú)一種能在300°C以下溶解它的溶劑,因而有“塑料之王”之稱。其相對(duì)密度2.14~2.20,熔點(diǎn)417°C,吸水性(24小時(shí))<0.01%。PTFE具