PCB Tecnico - Che cosa è PCB ad alta frequenza e le caratteristiche e materiali

Che cos'è PCBs ad alta frequenza

I circuiti a radiofrequenza (RF) e microonde (MW) si trovano in innumerevoli prodotti wireless, dai dispositivi portatili per applicazioni mediche e industriali ai sistemi avanzati di comunicazione per stazioni base, radar e posizionamento globale. Il successo di questi prodotti ad alta velocità inizia nella fase di progettazione del prodotto quando vengono selezionati i materiali laminati PCB. Rayming collabora con il team di progettazione del prodotto per assicurare che gli obiettivi costi/prestazioni del progetto possano essere raggiunti fornendo informazioni sulle opzioni materiali, sui costi relativi e sulle considerazioni di DfM.

Le caratteristiche del PCB ad alta frequenza come segue 1. DK dovrebbe essere abbastanza piccolo e stabile, di solito più piccolo, meglio è, DK alto può portare a ritardo di trasmissione del segnale.2. DF dovrebbe essere piccolo, che influisce principalmente sulla qualità della trasmissione del segnale, il DF più piccolo potrebbe fare di conseguenza uno spreco di segnale più piccolo.3. L'espansività termica dovrebbe essere la stessa con la lamina di rame per quanto possibile, perché la differenza porterà alla lamina di rame separata nei cambiamenti di freddo e calore.4. L'assorbimento dell'acqua deve essere basso, l'elevato assorbimento dell'acqua inciderà sulla DK e sul DF in ambiente umido.5. Proprietà resistente al calore, resistenza chimica, resistenza all'impatto, resistenza a peel off deve essere buona.

Materiali:

Rogers, Taconic, Isola, Arlon, SY ed ecc.

Le schede PCB ibride ad alta frequenza multistrato devono utilizzare materiali con caratteristiche chiave molto diverse rispetto alle tradizionali schede PCB ad alta frequenza multistrato. La scheda ibrida può essere un mix di schede FR4 e ad alta frequenza, o un mix di schede ad alta frequenza con DK differenti. Con l'innovazione tecnologica, le strutture ibride stanno diventando sempre più popolari. Questo non solo porta benefici, ma anche le sfide che affrontiamo richiedono una migliore comprensione. Ci sono tre motivi principali per l'utilizzo di piastre miste: costo, maggiore affidabilità e prestazioni elettriche migliorate. I materiali di linea ad alta frequenza sono molto più costosi di FR4. A volte, la tensione mista delle linee FR4 e ad alta frequenza può risolvere il problema dei costi. In molti casi, alcuni circuiti di schede PCB a tensione mista hanno requisiti elevati per le prestazioni elettriche, mentre altri hanno requisiti bassi. In questo caso, FR4 sarà utilizzato per parti che non richiedono alte prestazioni elettriche e materiali ad alta frequenza più costosi saranno utilizzati per parti che richiedono alte prestazioni elettriche. Un altro motivo per l'utilizzo di schede multistrato a stampa mista è che quando il valore CTE del materiale della scheda PCB utilizzato è relativamente alto, l'affidabilità può essere migliorata. Alcuni materiali PTFE ad alta frequenza hanno caratteristiche CTE elevate e questo causerà problemi di affidabilità. Quando un materiale FR4 basso-CTE e un materiale ad alto-CTE sono combinati per creare una scheda multistrato, il CTE composito è accettabile. Lo scopo di mescolare alcuni materiali con diversi DK è quello di migliorare le prestazioni elettriche. In alcune applicazioni di combiner e filtro, l'uso di tensione mista di materiali con valori DK differenti contribuirà a migliorare le prestazioni elettriche. La miscelazione di FR4 e materiali ad alta frequenza sta diventando sempre più comune, perché FR4 e la maggior parte dei materiali di linea ad alta frequenza raramente hanno problemi di compatibilità. Tuttavia, ci sono diversi problemi di produzione di circuiti stampati che sono ancora degni di attenzione. L'uso di piastre ad alta frequenza nella struttura a pressione mista causerà una grande differenza di temperatura a causa del processo speciale. I materiali ad alta frequenza basati su PTFE porteranno molti problemi nel processo di produzione del circuito, perché sono richiesti requisiti speciali di perforazione e preparazione del PTH tramite placcatura. Le piastre a base di resine idrocarburiche sono facili da elaborare, utilizzando lo stesso processo di produzione del circuito come standard FR4, e la tecnologia è perfetta. La miscelazione di FR4 e piastre ad alta frequenza a base di materiali di resina idrocarburica fondamentalmente non ha problemi di lavorazione e produzione. Il problema principale è la perforazione e la pressatura. Vuoi costruire un bit feed corretto? E velocità di perforazione, esperienza di progettazione è richiesta. La pressatura dei fogli FR4P è un problema perché richiede una rampata (velocità di aumento della temperatura?) molto diversa da quella dei materiali ad alta frequenza idrocarburi. Per avere una miscelazione più affidabile, ci sono diverse opzioni che vale la pena considerare. In primo luogo, sostituire il foglio FR4 P con un foglio P materiale ad alta frequenza e utilizzare il ciclo di laminazione corretto. Gli strati di materiale ad alta frequenza P di solito non sono costosi come i laminati rivestiti di rame e lo strato adesivo dello stesso materiale è più favorevole ad un ciclo di laminazione più semplice. Quando i fogli FR4P non possono essere sostituiti, devono essere laminati in ordine: Prima premere il foglio P di FR4, quindi premere il foglio P di materiale ad alta frequenza.

La pressione mista dei materiali FR4 e PTFE è più impegnativa, ma ci sono eccezioni. Esistono diversi tipi di laminati rivestiti in rame PTFE, alcuni dei quali sono più facili da elaborare rispetto ad altri. Anche se il laminato rivestito in rame PTFE ha meno problemi di lavorazione del PTFE, deve anche considerare la perforazione, PTH tramite la preparazione della placcatura e la stabilità dimensionale. Il problema più grande con la perforazione PTH è che il materiale PTFE è relativamente morbido, mentre FR4 è relativamente duro. Durante la perforazione di PTH e strumenti di perforazione, ci sarà qualche materiale morbido nel foro che si estende per coprire la parete del foro di PTH. Ciò può causare gravi problemi di affidabilità. Generalmente, la punta del trapano e la velocità di perforazione devono essere determinati da ingegneri esperti e anche la durata della punta del trapano vale la pena studiare. In molti casi, flapdefect non compare nell'uso precoce della punta del trapano, quindi una migliore comprensione della vita della punta del trapano è molto importante per ridurre tali preoccupazioni. La preparazione del PTH deve affrontare i tipi di materiali per il processo placcato attraverso il foro. Il ciclo plasmatico può richiedere 2 cicli diversi o un ciclo, ma più stadi. Nel primo ciclo al plasma, il materiale FR4 dovrebbe essere elaborato prima e poi il materiale PTFE dovrebbe essere elaborato nel secondo ciclo. Generalmente, nel processo di trattamento del plasma, FR4 utilizza gas CF4-N2-O2 e PTFE utilizza gas He o N2H. Per il materiale in PTFE, per migliorare la bagnabilità della parete del foro passante, è meglio usare elio (He). Se si desidera utilizzare la lavorazione a umido durante la preparazione del PTH, eseguire il processo di permanganato su FR4 prima e quindi eseguire il trattamento di sodiumnaftalene sul materiale PTFE. Per la pressione mista dei materiali FR4 e PTFE, la stabilità dimensionale o la scalatura saranno inevitabilmente un problema. Riducendo al minimo la pressione meccanica che agisce sul materiale PTFE, l'insorgenza di problemi può essere ridotta. Scorrere i panelinduchi e stresscomerciali non sono stati raccomandati. Per il prossimo processo di preparazione della lamina di rame, un processo di pulizia chimica è un modo migliore. Più spesso è il laminato rivestito in rame PTFE, meno il problema della stabilità dimensionale. Allo stesso modo, il substrato in PTFE rinforzato con fibra di vetro sarà più stabile in termini di dimensioni. In generale, non c'è fondamentalmente alcun problema di compatibilità nella produzione di PCB a pressione mista di materiali FR4 e circuiti ad alta frequenza. Ma diverse preoccupazioni circa la produzione di circuiti stampati sono ancora degne di nota. Per ottenere risultati migliori, si raccomanda che la fabbrica di schede comunichi, scambi e discuta con il produttore di PCB ad alta frequenza quando è necessario mescolare e premere schede multistrato.