СВЧ технология - как выбрать материал RF PCB

развитие беспроводной связи и широкополосной сети, PCB больше не просто проложить Металлические провода на некоторых изоляционных плитах для обеспечения межсоединения схем. во многих случаях, RF PCB металлический проводник стал частью функциональной части. особенно в применении радиочастот, взаимодействие компонентов с базой PCB, Таким образом, проектирование PCB и производство PCB все больше влияют на функционирование продукции. Как показано на диаграмме ниже, типичный микроволновый RF PCB все компоненты.

наш Производители RF PCB более широкое участие в проектировании радиочастот, особенно при высокочастотной и высокоскоростной передаче сигналов. аналогично, для того чтобы в полной мере производить высококачественные PCB, разработчики PCB должны обладать глубоким знанием технологии производства PCB.

диэлектрическая постоянная (ДК)

диэлектрическая постоянная (ДК, МКГ - 1юэ) определяет скорость распространения электрических сигналов в средах. скорость распространения электрических сигналов обратно пропорциональна квадратному корню диэлектрической константы. чем ниже диэлектрическая постоянная, тем быстрее передается сигнал. Давай сделаем визуальную аналогию, как ты бегаешь по пляжу. вода затопила лодыжку. вязкость воды - диэлектрическая постоянная. Чем больше вязкая вода, тем выше диэлектрическая константа, тем медленнее бежит.

диэлектрическая постоянная не поддается измерению или определению. Он связан не только с характеристиками самой среды, но и с методами тестирования, частотой тестирования и состоянием материалов до и после тестирования. с изменением температуры изменяются и диэлектрические константы. учитывая температуру, были разработаны специальные материалы влажность также является важным фактором, влияющим на диэлектрические константы, так как удельная диэлектрическая проницаемость воды составляет 70

Ниже приводятся некоторые типичные диэлектрические константы (1мhz):

вакуум

чистый PTFE 2.1

гипс 2ï2½ 2½ 2.3

GX - PTFE2.55

цианат / стекло 3.2

цианат / кварц 2.8-3.4

полиимид кварца 3.5-3.8

полиимидное стекло

эпоксидное стекло (FR4) 4.4-5.2

ароматический амин (ароматический полиамид) 3.8-4.1

Ароматические амины (ткани) 3.8-4.1

керамическое наполнение PTFE 6.0-10.2

пенообразующее покрытие (патент Арона) 1.15-1.3

вода

для высокоскоростных и высокочастотных приложений идеальным материалом является воздушная среда, покрытая медной фольгой,

Помимо скорости передачи сигналов, непосредственно влияющих на скорость передачи, диэлектрическая постоянная также в значительной степени определяет характеристическое сопротивление. в различных частях спектра совпадение характеристических импедансов особенно важно в микроволновой связи. при наличии импеданса рассогласование называется также VSWR

CTER: Поскольку диэлектрические константы меняются при температуре, а материалы, используемые в микроволновках, обычно находятся на открытом воздухе, даже в космической среде одним из ключевых параметров является CTER. Некоторые PTFE с керамическим порошком могут иметь очень хорошие характеристики, например CLTE

коэффициент потерь (Df)

Помимо диэлектрической константы, фактор потерь также является важным параметром, влияющим на электрические свойства материала. диэлектрическая потеря также называется тангенсом угла потерь, множителем потерь и т.д. она означает потерю энергии или потеря сигнала в диэлектрике. это происходит потому, что высокочастотный сигнал (они постоянно меняются между положительной и отрицательной фазами) проходит через диэлектрик. Молекулы в диэлектрике пытались ориентироваться по этим электромагнитным сигналам. Несмотря на то, что эти молекулы действительно взаимосвязаны, они не могут быть действительно ориентированы. Однако изменение частоты может привести к постоянному перемещению счетчиков, появлению большого количества тепла и потере энергии.

Однако некоторые материалы, такие, как PTFE, носят неполярный характер, и поэтому они не подвержены воздействию электромагнитного поля и имеют незначительные потери. Аналогичным образом, фактор потерь связан с частотой и методами тестирования. обычно, чем выше частота, тем больше потери. Наиболее наглядным примером является потребление электрической энергии при передаче. Если дизайн схемы износ небольшой, продолжительность жизни батареи можно значительно увеличить; при получении сигнала антенна будет более восприимчива к потере материала, и сигнал будет более ясным.

обычная эпоксидная смола FR4 (Dk4. 5) обладает относительно высокой полярностью. по сравнению с полиимидом, заполненным стеклом, кварцевое наполнение полиимидом имеет низкие диэлектрические константы и потери, поскольку содержание кремния является чистым.

На рисунке ниже показана молекулярная структура PTFE. мы видим его очень симметричную структуру, тесную связь между клавишами C - F, а не полярную матрицу. Поэтому вероятность качки по мере изменения электромагнитного поля невелика, что проявляется в малых электрических характеристиках потерь.

коэффициент теплового расширения (Сэт)

коэффициент теплового расширения, как правило, сокращен как CTE, что является одним из важных тепломеханических свойств материала. Это означает расширение материала при нагревании. фактическое расширение материала означает изменение объёма, но с учетом характеристик базиса мы обычно рассматриваем расширение плоскости (X -, Y -) и вертикального (Z -) направления. тепловое расширение плоскости обычно контролируется усиленным слоем материала (например, стеклянная ткань, кварц, Thermoment). плоский CTE имеет решающее значение для установки герметизации высокой плотности. Если чипы (обычно 6 - 10ppm / C CTE) установлены на традиционном PCB (CTE 18ppm / C), то PTFE обычно заполняет керамические порошки, такие как CLTE и LCCLTE компании Arlon, которые являются наиболее репрезентативными видами применения для изготовления многослойных пластин 64 - го слоя глобальных спутников связи

коэффициент теплопроводности

во многих микроволновых областях существует множество высокоскоростных приложений, характеристики теплоотвода материала могут существенно повлиять на надежность всей системы. Поэтому следует также учитывать коэффициент теплопроводности. металлические вкладыши (алюминиевые или медные основания) могут также использоваться для некоторых конкретных видов применения с высокой надежностью и высоким энергопотреблением. Примеры типов материалов: теплопроводные W / mkPTFE / стеклянные ткани Diclad, Cuclad0.26PTFE / керамические порошки, стеклянные ткани CLTE0.5AR10000.65AD350i0.45 керамические порошковые заполнители термореактивный материал 25N / FR0.45 теплопроводные материалы 99N1.2FR-40.24-0.26

возможность изготовления

Мы знаем, что материал PTFE трудно обработать, особенно для металлизации отверстий, что требует плазмы или натрия нафталина для повышения его активности. Кроме того, PTFE является термопластическим материалом, для обработки многослойных листов требуется высокая температура. В настоящее время разрабатывается новый материал из термореактивной смолы с низкой потерей теплопотерь для высокочастотных схем, который может обрабатывать многослойные пластины, например Арон - 25н / фр, без активации плазмы. В настоящее время он широко используется в LNA, и при проектировании PA и антенны необходимо учитывать фактор увлажнения. по мере возможности следует выбирать материал с низкой влажностью, чтобы электрические характеристики были более стабильными

пассивная интерференция (ПИМ)

при проектировании передней оконечности радиочастот, таких как антенны и фильтры, требуется пассивная модуляция. Это также связано с базой PCB. Некоторые компании используют специальную медную фольгу для поддержания в определенных пределах пассивного обмена. В нижеследующей таблице показаны различия между неактивными и неконтролируемыми межсоединениями на досках, не имеющих требований к проведению межсоединений, и на досках с конкретными требованиями.

микроволновой радиочастотный PCB материал выбор главным образом через диэлектрическая константа, утратить, керамика с низкой себестоимостью диэлектрической константы, низкая диэлектрическая постоянная CTER, стабильные и недорогие коммерческие потери, керамическое наполнение.