Tecnologia RF - Per kappa 438 il cui valore DF è solo 0,005, FR-4 è la scelta dei materiali ad alta frequenza

Quando la transizione dei materiali PCB FR-4 a materiali ad alte prestazioni di solito non è così semplice come la gente può immaginare. Quando la transizione è ovvia, molti problemi inaspettati possono essere risolti. Alcuni di questi problemi possono essere legati alla progettazione del circuito, altri possono essere legati al processo di produzione del PCB.

A causa della perdita di prestazioni del circuito, è necessaria la transizione dal materiale PCB FR-4 al materiale PCB ad alta frequenza. Per un particolare circuito, la quantità accettabile di perdita di inserimento può variare da applicazione a applicazione. La perdita di materiali è classificata per fattore di perdita (DF), che è abbastanza soggettiva per i materiali a bassa perdita, media perdita e alta perdita. Secondo l'esperienza, questo documento li classifica come segue: il valore DF di materiale ad alta perdita è 0,015 o superiore, che è un valore abbastanza comune per molti materiali FR-4; alcuni materiali FR-4 ad alte prestazioni hanno perdite inferiori, alcuni di loro hanno valore DF di 0,010, questi materiali sono classificati come materiali a media perdita; I materiali a bassa perdita di solito hanno un valore DF di 0,004 o inferiore; Ha un DF di 0,002 o meno. C'è una zona grigia tra materiali a bassa perdita e media perdita con intervallo DF di 0.004-0.010.

Oltre alle differenze di perdita, il passaggio a materiali ad alta frequenza può richiedere modifiche significative alla progettazione. Questi cambiamenti sono dovuti principalmente al fatto che i materiali FR-4 hanno una costante dielettrica (DK) di circa 4,2-4,5, mentre molti laminati ad alta frequenza hanno valori DK molto bassi. I cambiamenti in DK possono portare a differenze di impedenza, quindi è spesso necessario modificare il layout del cablaggio nella progettazione. Inoltre, lo spessore del laminato FR-4 potrebbe non variare con lo spessore previsto del laminato per mantenere lo spessore desiderato del laminato.

Un altro problema è legato al processo di produzione del PCB. Alcuni materiali ad alta frequenza sono basati su PTFE, che possono richiedere parametri di lavorazione diversi dai materiali FR-4.

FR-4 ha altri fattori di promozione. A causa della domanda dell'industria ad alta frequenza, la maggior parte dei materiali ad alta frequenza hanno una tolleranza DK più rigorosa rispetto a FR-4 e il controllo dello spessore del substrato è anche più rigoroso. Queste caratteristiche del laminato rigorosamente controllate sono molto vantaggiose per la costruzione di piastre ad impedenza controllabile con impedenza stretta. Inoltre, i materiali ad alta frequenza sono spesso realizzati per avere un assorbimento di umidità molto basso, che può essere più importante per il guadagno di prestazioni rispetto al DF inferiore del materiale per alcune applicazioni. Inoltre, i materiali ad alta frequenza sono solitamente realizzati con il coefficiente di bassa temperatura della costante dielettrica (tcdk), che è una misura del cambiamento di DK con la temperatura. Per alcune applicazioni, tcdk può essere più importante della perdita, che è un altro motivo per l'uso di laminati ad alta frequenza.

Fortunatamente, nuovi materiali PCB sono in costante sviluppo, molti dei quali sono ponti tra il materiale PCB FR-4 al materiale PCB ad alta frequenza. Ad esempio, Rogers kappa 438 Gamma It ha molte proprietà simili al FR-4, pur fornendo molti vantaggi relativi ai materiali ad alta frequenza. Il suo valore DF è 0,005, che non è inferiore a quello del materiale reale a bassa perdita, ma la perdita è ovviamente migliorata rispetto al materiale FR-4 con perdita media o alta perdita. Kappa 438 Gamma È stato sviluppato per avere la stessa DK di molti materiali FR-4 comunemente usati, che ha una DK di 4,38, il che significa che quando si sostituisce il FR-4, può essere utilizzato senza modifiche significative alla progettazione del circuito. Inoltre, la sua tolleranza DK è più rigorosa della maggior parte dei materiali FR-4 con una precisione di ± 0,05. Kappa 438 Gamma Il suo CTE è nella gamma della struttura PCB di alto livello e può utilizzare lo stesso processo di FR-4.

Naturalmente, per le strutture PCB, quando si passa a qualsiasi materiale diverso, si consiglia ai produttori di PCB di ottimizzare il processo dei materiali in ogni costruzione specifica. Ma la buona notizia è che se si deve passare dal FR-4 a materiali ad alta frequenza e a bassa perdita, ci sono ancora molti materiali tra cui i tecnici possono scegliere.

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