Πλακέτες κυκλωμάτων υψηλής συχνότηταςέχουν γίνει βασικά θεμελιώδη στοιχεία σε τομείς όπως η επικοινωνία, το ραντάρ και οι δορυφόροι. Η απόδοσή του καθορίζει άμεσα τη σταθερότητα, τον ρυθμό απώλειας και τη συνολική αξιοπιστία της μετάδοσης σήματος.
1, Τεχνικά χαρακτηριστικά και σενάρια εφαρμογής πλακετών κυκλωμάτων-υψηλών συχνοτήτων
Οι πλακέτες κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετάδοση σημάτων με συχνότητες που ξεπερνούν το 1 GHz, που βρίσκονται συνήθως σε σταθμούς βάσης 5G, δορυφορικές επικοινωνίες, συστήματα ραντάρ, ηλεκτρονικό εξοπλισμό αεροδιαστημικής και άλλα σενάρια. Σε σύγκριση με τις συνηθισμένες πλακέτες κυκλωμάτων, τα τεχνικά εμπόδια αντικατοπτρίζονται κυρίως σε τρεις βασικούς δείκτες:
Χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και χαμηλός συντελεστής απώλειας
Στη μετάδοση σήματος υψηλής-συχνότητας, η διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού υλικού επηρεάζει άμεσα την ταχύτητα του σήματος, ενώ ο παράγοντας απώλειας καθορίζει τον βαθμό εξασθένησης της ενέργειας. Για παράδειγμα, στην επικοινωνία κύματος χιλιοστών 5G, εάν η συχνότητα του σήματος υπερβαίνει τα 28 GHz και η τιμή Dk του υλικού της πλακέτας κυκλώματος κυμαίνεται κατά 0,1, το σφάλμα καθυστέρησης σήματος θα επεκταθεί στο επίπεδο νανοδευτερόλεπτο, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία της ζεύξης επικοινωνίας. Επομένως, οι πλακέτες κυκλωμάτων υψηλής-συχνότητας πρέπει να χρησιμοποιούν ειδικά υποστρώματα όπως πολυτετραφθοροαιθυλένιο και πολυμερή υγρών κρυστάλλων, με τιμές Dk να ελέγχονται συνήθως μεταξύ 2,2-3,5 και Df κάτω από 0,001.
Τεχνολογία μηχανικής κατεργασίας υψηλής ακρίβειας
Οι πλακέτες κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας συχνά ενσωματώνουν δομές πολλαπλών{0}στρωμάτων (συνήθως 6-20 στρώσεις) και το πλάτος γραμμής/ακρίβεια απόστασης γραμμής απαιτείται να είναι κάτω από 50 μ m, με διαμέτρους τυφλών/θαμμένων οπών έως και 0,1 mm. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τις μονάδες κεραίας ραντάρ με συστοιχία φάσης, η πλακέτα κυκλώματος πρέπει να αναπτύξει χιλιάδες γραμμές μικροταινιών σε μια περιοχή 10 cm² και να επιτύχει διασύνδεση μεταξύ των στρωμάτων μέσω διατρήσεων με λέιζερ και διεργασιών χάραξης πλάσματος, με ανοχή σφάλματος μικρότερη από το 1/10 της διαμέτρου μιας ανθρώπινης τρίχας.
περιβαλλοντική σταθερότητα
Σε ακραία περιβάλλοντα όπως η αεροδιαστημική, οι πλακέτες κυκλωμάτων υψηλής-συχνότητας πρέπει να αντέχουν θερμοκρασιακές κρίσεις που κυμαίνονται από -55 βαθμούς έως+125 βαθμούς και η αντίσταση μόνωσης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 10G Ω υπό συνθήκες υγρασίας 95% RH. Αυτό απαιτεί από τις εταιρείες παραγωγής να κατέχουν ειδικές διεργασίες όπως η συμπίεση υπό κενό και η επίστρωση επιφανειών (όπως η ηλεκτρολυτική επιχρύσωση με νικέλιο) για να ενισχύσουν την αντίσταση στη διάβρωση και την παραμόρφωση του υποστρώματος.
2, Η βασική πρόκληση της παραγωγής πλακέτας κυκλωμάτων-υψηλών συχνοτήτων
Η παραγωγή πλακετών κυκλωμάτων-υψηλών συχνοτήτων είναι μια τυπική διαδικασία έντασης τεχνολογίας που περιλαμβάνει πολλούς διεπιστημονικούς τομείς όπως η επιστήμη των υλικών, η ηλεκτρονική μηχανική και η κατασκευή ακριβείας. Οι κύριες προκλήσεις περιλαμβάνουν:
Επιλογή και ταίριασμα υποστρώματος
Υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις απαιτήσεις υποστρώματος για διαφορετικά σενάρια συχνότητας. Για παράδειγμα, οι συσκευές Wi Fi 2,4 GHz μπορούν να χρησιμοποιούν υπόστρωμα από εποξειδικό γυαλί FR-4 (Dk ≈ 4,4), ενώ το ραντάρ κυμάτων χιλιοστών 60 GHz πρέπει να χρησιμοποιεί υλικά Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) ή TaconicTLY™ Series. Οι επιχειρήσεις παραγωγής πρέπει να δημιουργήσουν μια βάση δεδομένων υποστρωμάτων πολλαπλών κατηγοριών και να διεξάγουν πειράματα όπως δοκιμές διηλεκτρικής σταθεράς και αντιστοίχιση συντελεστών θερμικής διαστολής για να διασφαλίσουν τη συμβατότητα μεταξύ υλικών και σχεδίων σχεδιασμού.
Σχεδιασμός ακεραιότητας σήματος
Τα σήματα υψηλής συχνότητας είναι ευαίσθητα σε παράγοντες όπως το φαινόμενο του δέρματος και η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη, οδηγώντας σε παραμόρφωση του σήματος. Οι επιχειρήσεις παραγωγής πρέπει να συνεργάζονται με πελάτες για τη βελτιστοποίηση της στοιβαγμένης δομής, όπως η χρήση ενσωματωμένου σχεδιασμού πυκνωτή/επαγωγέα, καλωδίωση διαφορικού σήματος και άλλες τεχνολογίες. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να χρησιμοποιείται λογισμικό προσομοίωσης για την πρόβλεψη απωλειών και τον έλεγχο της απώλειας επιστροφής κάτω από -20 dB και της απώλειας εισαγωγής κάτω από 0,5 dB/in.
Έλεγχος συνέπειας διαδικασίας
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη διαδικασία χημικής εναπόθεσης χαλκού, η ομοιομορφία του πάχους του χαλκού στο τοίχωμα της οπής των πλακών κυκλωμάτων υψηλής-συχνότητας πρέπει να ελέγχεται εντός ± 5%. Εάν το τοπικό πάχος είναι ανεπαρκές, μπορεί να προκαλέσει ανάκλαση σήματος. Η γραμμή παραγωγής πρέπει να είναι εξοπλισμένη με ηλεκτρονικό εξοπλισμό AOI και μετρητές πάχους ακτίνων Χ-για την παρακολούθηση των αλλαγών στο πάχος του ανοίγματος και της επίστρωσης σε πραγματικό χρόνο, διασφαλίζοντας σταθερή απόδοση του προϊόντος παρτίδας.