Σε ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής τεχνολογίας, όπως η επικοινωνία 5G, το αυτόνομο ραντάρ κυμάτων χιλιοστών οδήγησης και οι διακόπτες υψηλής-ταχύτητας σε κέντρα δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής Σε αντίθεση με τα συνηθισμέναfr4 πλακέτες κυκλωμάτωνπου πληρούν μόνο τις βασικές απαιτήσεις σύνδεσης κυκλώματος, την επιλογή υλικούυψηλή συχνότητακαι οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων-υψηλής ταχύτητας καθορίζουν άμεσα τον έλεγχο απώλειας, την ακρίβεια της σύνθετης αντίστασης και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία των σημάτων στη ζώνη συχνοτήτων GHz. Σήμερα, θα αναλύσουμε συστηματικά τη βασική λογική της επιλογής υλικού PCB υψηλής συχνότητας και{3}}υψηλής{3}}ταχύτητας από τους βασικούς δείκτες, την κύρια επιλογή προϊόντων έως τα τυπικά σενάρια εφαρμογών.
6 βασικοί δείκτες για επιλογή υλικού pcb υψηλής συχνότητας και{1}}υψηλής ταχύτητας
Πολλοί μηχανικοί τείνουν να πέφτουν στην εσφαλμένη αντίληψη ότι «βλέπουν μόνο τη μάρκα και όχι τις παραμέτρους» όταν επιλέγουν υλικά. Στην πραγματικότητα, οι ακόλουθοι έξι δείκτες είναι τα βασικά κριτήρια για τον προσδιορισμό της συμβατότητας του πίνακα:
1. Διηλεκτρική σταθερά (Dk) και σταθερότητα: Αυτή είναι η πιο θεμελιώδης παράμετρος πυρήνα της λαμαρίνας υψηλής συχνότητας, που απαιτεί χαμηλή τιμή Dk και ελάχιστες διακυμάνσεις με τη θερμοκρασία και τη συχνότητα. Σε σενάρια υψηλής συχνότητας, η ανοχή Dk θα πρέπει να ελέγχεται εντός ± 0,1 για να αποφευχθεί η ανεξέλεγκτη απόκλιση της ταχύτητας μετάδοσης σήματος. Για παράδειγμα, η πλακέτα Dk of Rogers RO4350B ελέγχεται σταθερά στο 3,48, με διακυμάνσεις μικρότερες από ± 2% σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από -50 έως 150 βαθμούς, ικανοποιώντας πλήρως τις σκληρές περιβαλλοντικές απαιτήσεις του ραντάρ οχημάτων.
2. Συντελεστής Διηλεκτρικής Απώλειας (Df): Καθορίζει άμεσα την απώλεια ενέργειας του σήματος κατά τη μετάδοση. Σε σενάρια υψηλής συχνότητας άνω των 10 GHz, η τιμή Df πρέπει να ελέγχεται κάτω από 0,005 για να αποφευχθεί το πρόβλημα της υπερβολικής εξασθένησης του πλάτους και της ανεπαρκούς αναλογίας σήματος προς-θόρυβο σημάτων υψηλής συχνότητας μετά από καλωδίωση μεγάλων αποστάσεων. Το Df της συνηθισμένης πλακέτας FR{10}}4 είναι συνήθως πάνω από 0,02, το οποίο είναι εντελώς ακατάλληλο για μετάδοση σήματος SerDes υψηλής ταχύτητας άνω των 25 Gbps.
3. Αντιστοίχιση συντελεστή θερμικής διαστολής (CTE): Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας-υψηλών συχνοτήτων συχνά συνοδεύονται από σχέδια χάλκινου πάχους πολλών στρωμάτων και ο συντελεστής θερμικής διαστολής του άξονα Z- της πλακέτας πρέπει να ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά CTE του φύλλου χαλκού. Διαφορετικά, προβλήματα αστοχίας, όπως θραύση μεταλλοποιημένης οπής και εσφαλμένη ευθυγράμμιση του ενδιάμεσου στρώματος, είναι επιρρεπή στην εμφάνιση κατά τη διάρκεια των διαδικασιών συγκόλλησης πολλαπλής επαναροής. Οι υψηλής ποιότητας πλακέτες υψηλής συχνότητας θα τροποποιηθούν μέσω της τεχνολογίας κεραμικής πλήρωσης για τον έλεγχο του άξονα Z-CTE εντός 30 ppm/βαθμού, βελτιώνοντας σημαντικά τη μακροπρόθεσμη-αξιοπιστία των πλακών πολλαπλών-στρώσεων.
4. Τραχύτητα φύλλου χαλκού: Στη μετάδοση σήματος υψηλής συχνότητας, το φαινόμενο του δέρματος θα προκαλέσει τη συγκέντρωση ρεύματος σε ένα πολύ λεπτό στρώμα στην επιφάνεια του φύλλου χαλκού. Η υπερβολική τραχύτητα του φύλλου χαλκού θα αυξήσει σημαντικά την απώλεια αγωγού. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας και{3}}υψηλής ταχύτητας θα χρησιμοποιούν φύλλο χαλκού χαμηλού προφίλ (HVLP) για τον έλεγχο της τραχύτητας της επιφάνειας εντός 0,2 μm, γεγονός που μπορεί να μειώσει την απώλεια αγωγού κατά περισσότερο από 30% στη ζώνη συχνοτήτων κύματος χιλιοστών.
5. Ρυθμός απορρόφησης νερού: Μετά την απορρόφηση νερού, η ομοιομορφία της διηλεκτρικής σταθεράς της πλακέτας θα αλλάξει άμεσα, με αποτέλεσμα ξαφνικές αλλαγές σύνθετης αντίστασης και αυξημένη απώλεια σήματος. Σε σενάρια υψηλής συχνότητας, ο ρυθμός απορρόφησης νερού της σανίδας απαιτείται να είναι μικρότερος από 0,1%. Τα υλικά υψηλής συχνότητας με βάση το PTFE αποδίδουν πολύ καλύτερα από τα συνηθισμένα υποστρώματα εποξειδικής ρητίνης σε αυτόν τον δείκτη.
6. Θερμική αγωγιμότητα: Σε σενάρια όπως ενισχυτές ραδιοσυχνοτήτων 5G και κάρτες επιτάχυνσης τεχνητής νοημοσύνης, η τοπική πυκνότητα ροής θερμότητας των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας είναι εξαιρετικά υψηλή, απαιτώντας συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας υποστρώματος 0,8 W/m · K ή υψηλότερος. Ορισμένα σενάρια ισχύος απαιτούν ακόμη και τη χρήση πλακών υψηλής θερμικής αγωγιμότητας με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας άνω των 2 W/m · K για να αποφευχθεί η μετατόπιση του σήματος που προκαλείται από τοπική υπερθέρμανση.
Πίνακας τυπωμένων κυκλωμάτων συσκευασίας υψηλής ταχύτητας micro nano chip: ειδικά προσαρμοσμένη για σενάρια ενσωμάτωσης ψηφιακού σήματος υψηλής συχνότητας και οπτοηλεκτρονικής συσκευής, βασισμένη στην τεχνολογία συσκευασίας σε επίπεδο μικρο-νανο για την επίτευξη εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας διασύνδεσης, με εξαιρετική απόδοση σε υψηλή-ταχύτητα μετάδοση σήματος optosolt στην ενότητα 1 τη διασύνδεση μεταξύ οπτικών τσιπ και πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων.
Πίνακας πηνίου χαλκού 14 στρωμάτων πάχους 4 ουγκιών: αναπτύχθηκε για σενάρια ασύρματης φόρτισης και υψηλής-μονάδας RF σε νέα ενεργειακά οχήματα, χρησιμοποιώντας χάλκινο υπόστρωμα υψηλής συχνότητας σε συνδυασμό με τεχνολογία μικτής πίεσης για μεταφορά υψηλού ρεύματος ενώ εξασφαλίζει μετάδοση χαμηλών απωλειών υψηλών-σημάτων συχνότητας, λύνοντας το βιομηχανικό σημείο πόνου υψηλής συχνότητας και δυσκολίας.
Πίνακας πολλαπλών στρώσεων μικτής πίεσης Rogers: Με την ανάμειξη ενδιάμεσων υλικών υψηλής συχνότητας όπως το RO4350B με συνηθισμένα υλικά fr4, χρησιμοποιούνται υποστρώματα υψηλής συχνότητας χαμηλής-συχνότητας στο στρώμα σήματος κλειδιού και fr4 υψηλής θερμικής αγωγιμότητας χρησιμοποιείται στα στρώματα ισχύος και γείωσης. Αυτό μειώνει σημαντικά το συνολικό κόστος της πλακέτας, διασφαλίζοντας ταυτόχρονα απόδοση υψηλής-συχνότητας και επί του παρόντος αποτελεί την κύρια λύση επιλογής για πλακέτες ραδιοσυχνοτήτων μακροεντολών σταθμών βάσης 5G.
Λογική επιλογής για τυπικές περιοχές εφαρμογής
Η επιλογή υλικών pcb υψηλής συχνότητας και-υψηλής ταχύτητας σε διαφορετικούς κλάδους έχει εντελώς διαφορετικές επικεντρώσεις και όσο υψηλότερη είναι η απόδοση της πλακέτας, τόσο πιο κατάλληλη είναι
Στον τομέα της επικοινωνίας 5G, οι κεραμικές πλάκες πλήρωσης της σειράς Rogers RO4000 προτιμώνται για κεραίες σταθμών βάσης και μπροστινές{2}}μονάδες ραδιοσυχνοτήτων για εξισορρόπηση της διηλεκτρικής σταθερότητας και της συμβατότητας επεξεργασίας. Το backplane διακόπτη υψηλής ταχύτητας 200G/400G στο κέντρο δεδομένων θα χρησιμοποιεί υποστρώματα εξαιρετικά χαμηλής-ταχύτητας Df, όπως το Panasonic Megtron 7, με έμφαση στον έλεγχο της απώλειας μετάδοσης σειριακών σημάτων άνω των 25 Gbps.
Στον τομέα των ηλεκτρονικών αυτοκινήτων: Το ραντάρ χιλιοστών κυμάτων 77 GHz πρέπει να χρησιμοποιεί πλακέτες υψηλής συχνότητας με συντελεστή διηλεκτρικής σταθερής θερμοκρασίας μικρότερο από 50 ppm/βαθμός για να διασφαλιστεί ότι το εύρος ανίχνευσης ραντάρ δεν παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις εντός του πλήρους εύρους θερμοκρασίας του οχήματος από -40 βαθμούς έως 85 βαθμούς. Το pcb της πύλης υψηλής ταχύτητας που θα τοποθετηθεί σε αυτοκίνητο θα χρησιμοποιεί τροποποιημένη πλακέτα fr4 υψηλής συχνότητας, η οποία εξισορροπεί το κόστος και την ακεραιότητα του σήματος, ενώ πληροί τις απαιτήσεις αξιοπιστίας των προτύπων αυτοκινήτου IATF16949.
Στους τομείς της αεροδιαστημικής και της άμυνας, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας με υπόστρωμα PTFE προτιμώνται για εξοπλισμό δορυφορικής επικοινωνίας, παρεμβολές ραντάρ και άλλα σενάρια. Διατηρούν σταθερή διηλεκτρική απόδοση σε ακραία διαστημικά περιβάλλοντα και αντιστέκονται σε ισχυρές κραδασμούς μέσω ειδικών διαδικασιών ενίσχυσης ενδιάμεσων στρωμάτων.
Στον τομέα των ιατρικών οργάνων και δοκιμών, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας για πηνία ραδιοσυχνοτήτων MRI, αναλυτές φάσματος και άλλος εξοπλισμός απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ομοιομορφία διηλεκτρικής σταθεράς. Οι εισαγόμενες πλακέτες υψηλής συχνότητας-επιλέγονται συνήθως για να αποφευχθεί η απόκλιση του αποτελέσματος της δοκιμής που προκαλείται από ανομοιόμορφες τοπικές παραμέτρους της πλακέτας.
fr4 πλακέτες κυκλωμάτων, PCB υψηλής συχνότητας