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La scheda PCB ad alta frequenza è un elemento fondamentale per i circuiti RF / microonde-essenzialmente il punto di partenza per questi circuiti. I materiali PCB sono disponibili in molte forme diverse e la scelta del materiale dipende in gran parte dai requisiti dell'applicazione prevista. Ad esempio, i materiali che supportano in modo affidabile circuiti ad alta frequenza nei prodotti wireless commerciali possono fallire rapidamente quando entrano in situazioni estreme in ambienti militari. Una comprensione di base dei tipi di materiale PCB e dei loro parametri può aiutare a abbinare i materiali alle applicazioni.
Il valore DK del materiale PCB influenzerà la dimensione, la lunghezza d'onda e l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione prodotta sul materiale. Ad esempio, per una data impedenza e lunghezza d'onda caratteristica, la dimensione di una linea di trasmissione fabbricata su un materiale PCB con un valore DK elevato sarà molto più piccola della dimensione di una linea di trasmissione fabbricata su un materiale PCB con un valore DK basso, sebbene altri parametri materiali possano differire. I progettisti di circuiti in cui la perdita è un parametro chiave delle prestazioni spesso preferiscono i materiali PCB con valori DK inferiori perché hanno perdite inferiori rispetto ai materiali con valori DK superiori.
Infatti, il materiale PCB può perdere potenza del segnale in quattro modi: perdita dielettrica, perdita del conduttore, perdita di perdita e perdita di radiazione, anche se sia la perdita dielettrica che la perdita del conduttore possono essere meglio controllate dalla scelta del materiale PCB. Ad esempio, il parametro Df fornisce un modo per confrontare le perdite dielettriche di materiale diverso, dove un valore Df inferiore indica un materiale con una perdita dielettrica inferiore.
Per qualsiasi materiale PCB commerciale, i valori CTE separati sono tipicamente elencati per tutti e tre gli assi (X, Y e Z). CTE fornisce alcune prove di come il materiale PCB gestisce temperature estreme, ad esempio durante la saldatura. Ad esempio, i valori CTE dei materiali utilizzati nelle strutture multistrato non corrispondono, il che può causare problemi di affidabilità perché le dimensioni dei diversi strati del circuito cambiano con la temperatura. Si ritiene generalmente che il materiale PCB con valori CTE inferiori abbia una maggiore stabilità termica rispetto a quelli con valori CTE più elevati. I materiali di circuito con un CTE di 70 PPM/°C sono considerati abbastanza robusti per l'uso su un ampio intervallo di temperatura e dovrebbero essere in grado di far fronte a temperature estreme in cui i circuiti sono fabbricati e assemblati.
Dal materiale FR-4 a basso costo ai costosi materiali basati su PTFE, un'ampia varietà di materiali sono utilizzati in RF / PCB a microonde. Il circuito stampato composto da materiale FR-4 è essenzialmente un laminato di resina epossidica rinforzata con vetro, mentre il materiale PTFE è solitamente rinforzato con una fibra di vetro o un riempitore ceramico (anche se viene utilizzato anche PCB a base di PTFE puro). La differenza di prestazioni tra questi due materiali estremi indica i compromessi che devono essere fatti tra il costo e le prestazioni del materiale PCB e tra la facilità di lavorazione del FR-4 e la difficoltà di lavorazione del materiale PTFE.
