Teknologi Microwave - Bagaimana untuk memilih bahan PCB RF

Dengan pembangunan komunikasi tanpa wayar dan rangkaian jalur lebar, PCB tidak lagi hanya meletakkan wayar logam pada beberapa substrat yang mengisolasi untuk menyadari persatuan sirkuit. Dalam banyak kes, Substrat PCB RF dan konduktor logam telah menjadi sebahagian dari komponen berfungsi. Terutama dalam aplikasi RF, komponen berinteraksi dengan substrat PCB, jadi rancangan PCB dan penghasilan PCB semakin mempunyai kesan kritik pada fungsi produk. Seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah, konduktor yang biasa PCB RF microwave adalah semua komponen.

Kami Pembuat PCB RF juga lebih terlibat dalam perkara-perkara yang berkaitan dengan rancangan RF, terutama dalam penghantaran isyarat frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi. Sama, Penjana PCB mesti mempunyai pemahaman dalam proses penghasilan PCB untuk menghasilkan secara meliputi PCB berkualiti dan prestasi tinggi.

1. Pemalar dielektik (DK)

Pemalar dielektrik (Dk, εＴ Er) menentukan kelajuan penyebaran isyarat elektrik dalam medium. Kelajuan penyebaran isyarat elektrik adalah secara bertentangan dengan punca kuasa dua konstan dielektrik. Semakin rendah konstan dielektrik, semakin cepat penghantaran isyarat. Mari kita buat analogi visual, sama seperti anda berlari di pantai. Kedalaman air melindungi pergelangan kaki awak. Viskositi air adalah konstan dielektrik. Semakin lebar air, semakin tinggi konstan dielektrik, dan semakin lambat anda berjalan.

Pemalar dielektrik tidak mudah diukur atau ditakrif. Ia tidak hanya berkaitan dengan ciri-ciri medium sendiri, tetapi juga berkaitan dengan kaedah ujian, frekuensi ujian, dan keadaan bahan sebelum dan semasa ujian. Pemalar dielektrik juga akan berubah dengan perubahan suhu. Beberapa bahan istimewa telah dikembangkan dengan pertimbangan suhu Humidity juga faktor penting yang mempengaruhi konstan dielektrik, kerana konstan dielektrik air adalah 70. Sedikit air akan menyebabkan perubahan yang signifikan

Berikut adalah konstan dielektrik bagi beberapa bahan biasa (pada 1Mhz):

Vakuum 1.0

PTFE murni 2.1

GYPTFE2 Ｏ2Ｏ2.3

GX-PTFE2.55

Ester/kaca cianat 3.2

Ester cianat/kuarz 2.8-3.4

Kuarz polimidi 3.5-3.8

Kaca poliamid 4.0-4.6

Kaca resin epoksi (FR4) 4.4-5.2

Amin aromatik (aramid) tidak berdiri 3.8-4.1

Amin aromatik (tisu) 3.8-4.1

PTFE penuh keramik 6.0-10.2

Foamclad (Paten Arlon) 1.15-1.3

Air 70. 0

Untuk aplikasi kelajuan tinggi dan frekuensi tinggi, bahan yang ideal adalah medium udara dibungkus dengan foil tembaga,

Selain mempengaruhi kelajuan penghantaran isyarat secara langsung, konstan dielektrik juga menentukan keterlaluan karakteristik secara besar. Dalam bahagian yang berbeza, persamaan impedance karakteristik adalah sangat penting dalam komunikasi microwave. Jika ketidaksepadan impedance berlaku, ketidaksepadan impedance juga dipanggil VSWR (nisbah gelombang berdiri)

CTER: Kerana perubahan konstan dielektrik dengan suhu, dan bahan yang digunakan dalam mikrogelombang sering berada di luar, walaupun dalam persekitaran ruang, CTER (koeficient perubahan konstan dielektrik dengan suhu) juga adalah parameter kunci. Beberapa PTFE diisi dengan serbuk keramik boleh mempunyai ciri-ciri yang sangat baik, seperti CLTE

2. Faktor kehilangan (Df)

Selain konstan dielektrik, faktor kehilangan adalah parameter penting yang mempengaruhi ciri-ciri listrik bahan kehilangan dielektrik juga dikenali sebagai tangen kehilangan, faktor kehilangan, dll. Ia merujuk kepada kehilangan isyarat di tengah, atau kehilangan tenaga Ini kerana apabila isyarat frekuensi tinggi (mereka terus berubah antara fasa positif dan negatif) melewati lapisan tengah, molekul di tengah cuba untuk mengarah mengikut isyarat elektromagnetik ini. Walaupun pada kenyataannya, kerana molekul-molekul ini terhubung salib, mereka tidak boleh benar-benar orient. Namun, perubahan frekuensi menyebabkan skor terus bergerak, menghasilkan banyak panas, dan menyebabkan kehilangan tenaga.

Bagaimanapun, beberapa bahan, seperti PTFE, adalah tidak kutub, sehingga ia tidak akan terpengaruh oleh medan elektromagnetik, dan kerugian adalah kecil. Sama seperti, faktor kehilangan juga berkaitan dengan frekuensi dan kaedah ujian. Peraturan umum adalah semakin tinggi frekuensi, semakin besar kehilangan contoh yang paling intuitif adalah konsumsi tenaga elektrik dalam transmisi. Jika kehilangan desain sirkuit kecil, kehidupan bateri boleh meningkat secara signifikan; Apabila menerima isyarat, antena akan lebih sensitif kepada kehilangan bahan dan isyarat akan lebih jelas.

Resin epoksi FR4 yang biasa digunakan (Dk4.5) mempunyai polariti relatif kuat. Pada 1GHz, kehilangan adalah kira-kira 0.025, sementara kehilangan substrat PTFE (Dk2.17) di bawah keadaan ini adalah 0.0009. Dibandingkan dengan poliimid penuh kaca, poliimid penuh kuarz mempunyai konstan dielektrik rendah dan kehilangan, kerana kandungan silikon adalah murni.

Figur berikut menunjukkan struktur molekul PTFE. Kita boleh lihat strukturnya sangat simetrik, ikatan C-F terikat dengan ketat, dan tiada kumpulan kutub. Oleh itu, kemungkinan untuk bergoyang dengan perubahan medan elektromagnetik adalah sangat kecil, yang dipaparkan dalam ciri-ciri elektrik kehilangan kecil.

3. Koefisien pengembangan panas (CTE)

Koefisien pengembangan panas biasanya dikurangkan sebagai CTE, yang merupakan salah satu ciri-ciri mekanik panas bahan-bahan yang penting. Ia merujuk kepada pengembangan bahan apabila ia hangat. Kembangan bahan sebenar merujuk kepada perubahan volum, tetapi disebabkan ciri-ciri substrat, kita sering mempertimbangkan kembangan dalam pesawat (X -, Y -) dan arah menegak (Z -) berdasarkan. Kembangan panas pesawat sering boleh dikawal oleh bahan lapisan penyokong (seperti kain kaca, kuarz, termount), Kembangan panjang sentiasa di atas suhu pemindahan kaca, yang sukar dikawal. CTE planar adalah penting untuk memasang pakej densiti tinggi. Jika cip (biasanya CTE pada 6-10ppm/C) dipasang pada PCB konvensional (CTE18ppm/C, PTFE, yang sering diisi dengan serbuk keramik, seperti CLTE dan LCCLTE Syarikat Arlon, adalah aplikasi yang paling mewakili untuk memproduksi papan 64 lapisan berbilang untuk satelit komunikasi global

4. konduktiviti panas

Dalam banyak medan mikrogelombang, terdapat banyak aplikasi kuasa tinggi, dan ciri-ciri penyebaran panas bahan-bahan boleh mempengaruhi dengan besar kepercayaan seluruh sistem. Oleh itu, konduktiviti panas juga perlu dipertimbangkan. Untuk beberapa aplikasi kepercayaan tinggi khusus dan penggunaan kuasa tinggi, garis logam (aluminum atau asas tembaga) juga boleh digunakan. Contoh jenis bahan: konduktiviti panas W/mkPTFE/kain kaca Diclad, Cuclad0.26PTFE/bubuk keramik, kain kaca CLTE0.5AR10000.65AD350i0.45 kain keramik bubuk penuh bahan termoset 25N/FR0.45 kain konduktif panas 99N1.2FR-40.24-0.26

5. Kemudahan Penghasilan

Kami faham bahan bahan PTFE sukar diproses, terutama untuk metalisasi lubang, yang memerlukan rawatan plasma atau natrium naftalen untuk meningkatkan aktiviti. Selain itu, PTFE adalah bahan termoplastik, dan pemprosesan papan berbilang lapisan memerlukan suhu tinggi. Sekarang, bahan resin termoset kehilangan rendah baru telah dikembangkan untuk sirkuit frekuensi tinggi, yang boleh memproses papan berbilang lapisan tanpa aktivasi plasma, seperti Arlon25N/FR. Pada masa ini, ia digunakan secara luas dalam LNA, Dalam rancangan PA dan antena, penyorban basah juga faktor yang perlu dianggap. Material dengan penyorban kelembapan kecil sepatutnya dipilih sejauh mungkin, sehingga ciri-ciri elektrik lebih stabil

6. Intermodulasi Pasif (PIM)

Dalam rancangan bahagian depan RF, seperti antena dan penapis, intermodulasi pasif diperlukan. Ini juga berkaitan dengan substrat PCB. Beberapa syarikat menggunakan foil tembaga khusus untuk menjaga intermodulasi pasif dalam julat tertentu. Jadual berikut menunjukkan perbezaan antara PIM papan tanpa keperluan intermodulasi pasif dan PIM papan dengan keperluan khusus.

Material PCB RF Microwave terpilih terutama melalui konstan dielektrik, kehilangan, Koeficien pengembangan panas dan konduktiviti panas Kost rendah keramik konstan dielektrik tinggi rendah, CTER konstan dielektrik rendah, bilangan PTFE penuh kerugian komersial rendah yang stabil, PTFE penuh keramik kehilangan rendah.