Στη σημερινή ταχέως αναπτυσσόμενη ασύρματη επικοινωνία, 5G και εφαρμογές ραντάρ, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού κυκλώματος RF αυξάνεται καθημερινά. Ωστόσο, η υπερβολική εξασθένηση του σήματος μπορεί να οδηγήσει άμεσα σε ανεπαρκή προϋπολογισμό συνδέσμου συστήματος, μειωμένη απόσταση επικοινωνίας και αυξημένο ποσοστό σφάλματος bit. Η επιλογή ενός κατάλληλου υλικού υποστρώματος είναι το σημείο εκκίνησης για την επίλυση αυτού του προβλήματος καιΠτέρυγαΤο φύλλο (Polytetrafluoroethylene) είναι αναμφισβήτητα ένας από τους σημαντικότερους εκπροσώπους.
1, η βασική αιτία της απώλειας PCB: όχι μόνο η απώλεια αγωγού
Συνήθως, διαιρούμε τις απώλειες PCB σε δύο κύρια μέρη:
Απώλεια αγωγών: Η θερμική απώλεια που προκαλείται από την αντίσταση του αγωγού (ειδικά το αποτέλεσμα του δέρματος σε υψηλές συχνότητες) όταν το ρεύμα ρέει σε ένα σύρμα. Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού αποτελεί βασικό παράγοντα που επηρεάζει την απώλεια του αγωγού. Μια τραχιά επιφάνεια του χαλκού αυξάνει το αποτελεσματικό μήκος της τρέχουσας διαδρομής, επιδεινώνοντας έτσι την απώλεια.
Διηλεκτρική απώλεια: Αυτή είναι η κύρια πηγή απώλειας στουψηλής συχνότηταςΕφαρμογές. Είναι η ενέργεια που παράγεται και καταναλώνεται από την πόλωση και την τριβή των μορίων σε διηλεκτρικά υλικά υπό τη δράση ενός εναλλασσόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Το μέγεθός του καθορίζεται από την βασική παράμετρο της εφαπτομένης απώλειας (df ή tan δ). Όσο υψηλότερη είναι η τιμή DF, τόσο μεγαλύτερη είναι η διηλεκτρική απώλεια.
Για συνηθισμένοFR-4Υλικά, η τιμή DF είναι συνήθως περίπου 0,02, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε απαράδεκτες απώλειες στη ζώνη συχνοτήτων πάνω από το GHz. Για να επιτευχθεί εξαιρετική απόδοση στο σχεδιασμό κυκλώματος RF, πρέπει να επιλεγούν εξειδικευμένα υλικά με εξαιρετικά χαμηλές τιμές DF.
2, γιατί το PTFE Board είναι ιδανική επιλογή για εφαρμογές RF;
Το PTFE Board έχει γίνει ο ακρογωνιαίος λίθος του σχεδιασμού κυκλώματος RF υψηλής απόδοσης λόγω της εξαιρετικής απόδοσης υψηλής συχνότητας.
Εξαιρετικά χαμηλή διηλεκτρική απώλεια (DF): Η τιμή DF του καθαρού υλικού PTFE είναι εξαιρετικά χαμηλή (μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο το 0,0009), πολύ ανώτερη από το FR-4. Αυτό σημαίνει ότι η εξασθένηση της ενέργειας που παράγεται από το ίδιο το μέσο κατά τη διάρκεια της μετάδοσης του σήματος είναι πολύ μικρή και η ισχύς του σήματος μπορεί να διατηρηθεί μέγιστα.
Σταθερή διηλεκτρική σταθερά (DK): Η τιμή DK του φύλλου PTFE αλλάζει πολύ λίγα με συχνότητα και μπορεί να διατηρήσει υψηλή συνοχή μεταξύ διαφορετικών παρτίδων. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη ακριβούς ελέγχου σύνθετης αντίστασης, αποφεύγοντας την αντανάκλαση του σήματος και την παραμόρφωση που προκαλείται από τις διακυμάνσεις του DK.
Εξαιρετική θερμική σταθερότητα: Το υλικό PTFE έχει πολύ χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, ο οποίος μπορεί να διατηρήσει σταθερές ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητες σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασίας, εξασφαλίζοντας την αξιοπιστία του προϊόντος σε διάφορα περιβάλλοντα.
Τα συνηθισμένα εμπορικά φύλλα PTFE περιλαμβάνουν τη σειρά RO3000 ®, RO4000 ® και τη σειρά Taconic TY, κλπ. Αυτά τα προϊόντα είναι συνήθως γεμάτα με κεραμικές ή γυάλινες ίνες σε καθαρό PTFE για να βελτιώσουν τις μηχανικές τους ιδιότητες και να διευκολύνουν την επεξεργασία.
3, Πρακτικά σημεία για την επιλογή και την επεξεργασία πλακών PTFE
Αν και τα φύλλα PTFE έχουν εξαιρετική απόδοση, οι μοναδικές φυσικές και χημικές τους ιδιότητες δημιουργούν επίσης προκλήσεις επεξεργασίας. Η παραμέληση αυτών των βασικών σημείων μπορεί επίσης να οδηγήσει σε σοβαρή απώλεια PCB ή αποτυχία προϊόντος.
Η μεταλλοποίηση των γεώτρησης και των οπών: Το υλικό PTFE είναι σχετικά μαλακό και επιρρεπές σε "διάνοιξη ρύπανσης" κατά τη διάρκεια της διάτρησης. Απαιτούνται βελτιστοποιημένες παραμέτρους γεώτρησης και άλεσης και αυστηρές χημικές διεργασίες desmear για να εξασφαλιστεί η τοίχους καθαρών οπών, να επιτύχετε την μεταλλοποίηση των οπών και να αποφευχθεί τα ζητήματα αξιοπιστίας διασύνδεσης.
Η προσκόλληση του αλουμινίου χαλκού: η ομαλή επιφάνεια PTFE δεν είναι εύκολη στη σύνδεση με φύλλο χαλκού. Τα φύλλα PTFE υψηλού επιπέδου χρησιμοποιούν ειδικές διεργασίες επεξεργασίας επιφάνειας (όπως χημική χάραξη) για να αυξήσουν την προσκόλληση του αλουμινίου χαλκού. Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, είναι σκόπιμο να αποφευχθεί η χρήση μεγάλων περιοχών αλουμινίου χαλκού σε περιβάλλοντα με σοβαρές δονήσεις για την πρόληψη της αποκόλλησης.
Ακρίβεια ελέγχου της αντίστασης: Είναι ακριβώς λόγω του σταθερού DK του PTFE ότι οι υψηλότερες απαιτήσεις τοποθετούνται στην ακρίβεια κατεργασίας. Το εργοστάσιο του διοικητικού συμβουλίου πρέπει να ελέγχει αυστηρά το πλάτος της γραμμής, την απόσταση γραμμών και το πάχος του διηλεκτρικού στρώματος. Οποιαδήποτε απόκλιση θα επηρεάσει την τελική τιμή σύνθετης αντίστασης, εισάγοντας έτσι την απώλεια αντανάκλασης σήματος.
Απορρόφηση υγρασίας: Ορισμένα σύνθετα υλικά PTFE έχουν ορισμένο βαθμό απορρόφησης υγρασίας. Το PCB θα πρέπει να ψήνεται πριν από τη συναρμολόγηση για να αποφευχθεί η αποκόλληση ή η "έκρηξη του σκάφους" που προκαλείται από την εξάτμιση της υγρασίας κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης αναδιαμόρφωσης σε υψηλές θερμοκρασίες.