Công nghệ PCB - Panasonic M6 tốc độ cao PCB HF PCB là gì? Lựa chọn thế nào?

Định nghĩa của PCB HF Board

Tần số cao PCB đề cập đến các bảng mạch chuyên dụng với tần số điện từ cao, được sử dụng trong các lĩnh vực tần số cao (tần số lớn hơn 300 MHz hoặc bước sóng nhỏ hơn 1m) và vi sóng (tần số lớn hơn 3 GHz hoặc bước sóng nhỏ hơn 0,1m). Nó là một bảng mạch được sản xuất bằng cách sử dụng một số quy trình của phương pháp sản xuất bảng mạch cứng thông thường hoặc phương pháp xử lý đặc biệt trên tấm laminate đồng lót lò vi sóng. Nói chung, PCB tần số cao có thể được định nghĩa là bảng mạch có tần số trên 1 GHz.

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, ngày càng có nhiều thiết bị được thiết kế cho các ứng dụng trên băng tần vi sóng (>1GHz) và thậm chí trên trường sóng milimet (77GHz) (chẳng hạn như ăng ten sóng milimet 77GHz phổ biến trên xe hơi), cũng có nghĩa là tần số ngày càng tăng và yêu cầu cao hơn đối với chất nền bảng mạch. Ví dụ, vật liệu cơ bản cần có tính chất điện tuyệt vời và ổn định hóa học tốt. Khi tần số tín hiệu điện tăng lên, tổn thất trên chất nền là rất nhỏ, vì vậy tầm quan trọng của các tấm tần số cao được nhấn mạnh.

Phân loại bảng tần số cao PCB:

01. Theo vật liệu

a. Vật liệu hữu cơ: nhựa phenolic, sợi thủy tinh/epoxy, polyimide, bt/epoxy, vv

b. Vật liệu vô cơ: nhôm, đồng, thép Ân, đồng, gốm, v.v., chủ yếu đóng vai trò tản nhiệt.

02. Phân biệt sản phẩm linh hoạt và cứng nhắc

a. PCB cứng nhắc

b. PCB linh hoạt

c. PCB linh hoạt cứng nhắc

03. Theo cấu trúc

a. Bảng mạch một mặt

b. Bảng mạch hai mặt

c. Bảng mạch nhiều lớp

04. Theo mục đích

a) Giao tiếp

b. Sản phẩm điện tử tiêu dùng

C. Quân sự

D. Máy tính

e. Bảng kiểm tra chất bán dẫn

Bảng tốc độ cao thông thường

Số 1: Rogers

RO4003 RO3003 RO4350 RO5880 và như vậy

Loạt Ro3000: Vật liệu mạch PTFE dựa trên gốm, các mô hình là ro3003, ro3006, ro3010 và ro3035 laminate tần số cao.

Dòng Rt6000: Dựa trên vật liệu mạch PTFE được làm đầy bằng gốm, được thiết kế đặc biệt cho các mạch điện tử và vi sóng đòi hỏi hằng số điện môi cao. Các mô hình tương ứng là: rt6006, hằng số điện môi 6,15, rt6010, hệ số điện môi 10,2

TMM Series: Vật liệu composite dựa trên gốm, hydrocarbon và polymer nhiệt rắn, Model: tmm3, tmm4, tmm6, tmm10, tmm10i và tmm13i. Chờ chút.

02. Thái Lan

Taconic TLX loạt, tly loạt, vv

03. Thương hiệu Panasonic

Đồng hồ Panasonic Mega 4, Mega 6, v.v.

04，Isola

Fr408 giờ, is620, is680, vv

05 Mục đích

Fr408 giờ, is620, is680, vv

06，Nelco

N4000-13, N4000-13epsi, vv

Lời bài hát: Taiyao Tuc

Tuc862, 872slk, 883, 933 vv

Đông Quan Holy Ý, Taizhou Wang Ling, Taixing Microwave, Thường Châu Zhongying, vv

Đương nhiên, còn có rất nhiều mảng tần số cao khác không được liệt kê từng cái một. Arlon (đã được Rogers mua lại, cũng là một nhà máy vi sóng RF lâu đời)

Các chỉ số quan trọng để chọn vật liệu PCB tần số cao và tốc độ cao

Khi lựa chọn chất nền PCB cho bảng mạch tần số cao, đặc tính thay đổi của vật liệu DK ở các tần số khác nhau nên được nghiên cứu đặc biệt. Đối với các yêu cầu tập trung vào truyền tín hiệu tốc độ cao hoặc kiểm soát trở kháng đặc trưng, tập trung vào tìm hướng và hiệu suất của nó trong điều kiện tần số, nhiệt độ và độ ẩm.

Trong điều kiện thay đổi tần số, vật liệu lót chung cho thấy sự thay đổi lớn về giá trị DK và DF. Đặc biệt là trong dải tần từ L MHz đến 1 GHz, sự thay đổi đáng chú ý hơn về giá trị DK và DF của chúng. Ví dụ, chất nền vải sợi thủy tinh epoxy thông thường (FR-4 thông thường) có giá trị DK là 4,7 ở tần số lmhz, trong khi giá trị DK trở thành 4,19 ở tần số lghz. Trên lghz, xu hướng thay đổi giá trị DK của nó là nhẹ nhàng. Xu hướng thay đổi là giảm khi tần số tăng (nhưng ít thay đổi hơn). Ví dụ, tại l0ghz, FR-4 thường có giá trị DK là 4,15. Đối với vật liệu cơ bản có đặc tính tốc độ cao và tần số cao, giá trị DK thay đổi ít hơn khi tần số thay đổi. Ở tần số thay đổi từ lmhz đến lghz, DK vẫn nằm trong khoảng 0,02. Giá trị DK có xu hướng giảm nhẹ ở các tần số khác nhau từ thấp đến cao.

Yếu tố tổn thất điện môi (DF) của vật liệu lót nói chung thay đổi nhiều hơn DK dưới ảnh hưởng của sự thay đổi tần số (đặc biệt là trong dải tần số cao). Quy luật biến hóa có xu hướng tăng lên. Do đó, khi đánh giá các đặc tính tần số cao của vật liệu cơ bản, nghiên cứu tập trung vào sự thay đổi giá trị DF của nó. Đối với vật liệu cơ bản có đặc tính tốc độ cao và tần số cao, có hai loại vật liệu cơ bản thông thường khác nhau rõ rệt về đặc tính thay đổi ở tần số cao: một là giá trị (DF) của nó thay đổi rất ít khi tần số thay đổi. Mặt khác, mặc dù phạm vi thay đổi tương tự như vật liệu cơ bản nói chung, giá trị (DF) của nó thấp hơn.

Làm thế nào để chọn bảng tần số cao và tốc độ cao?

Khi chọn bảng PCB, chúng ta phải cân bằng giữa việc đáp ứng các yêu cầu thiết kế, sản xuất hàng loạt và chi phí. Tóm lại, các yêu cầu thiết kế bao gồm độ tin cậy về điện và cấu trúc. Vấn đề này thường quan trọng hơn khi thiết kế bảng mạch PCB tốc độ rất cao (tần số lớn hơn GHz). Ví dụ, vật liệu FR-4 thường được sử dụng có thể có tổn thất điện môi lớn DF (tổn thất điện môi) ở một số tần số GHz, điều này có thể không áp dụng.

Mất dB/in cho các tấm khác nhau

Ví dụ, tín hiệu kỹ thuật số tốc độ cao 10Gb/s là sóng vuông và có thể được coi là sự chồng chất của tín hiệu sóng sin ở các tần số khác nhau. Do đó, 10Gb/s bao gồm nhiều tín hiệu tần số khác nhau: tín hiệu sóng cơ sở 5GHz, tín hiệu sóng cơ sở thứ ba 15GHz, tín hiệu thứ năm 25GHz, tín hiệu thứ bảy 35GHz, v.v. Duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu kỹ thuật số và độ dốc của các cạnh trên và dưới giống như tổn thất thấp, truyền dẫn méo thấp của vi sóng RF (phần hài hòa thứ cấp cao của tín hiệu kỹ thuật số đạt đến băng tần vi sóng). Do đó, theo nhiều cách, lựa chọn vật liệu cho mạch kỹ thuật số tốc độ cao PCB tương tự như lựa chọn vật liệu cho mạch vi sóng RF.

Đặc tính miền thời gian/miền tần số của tín hiệu PCB tốc độ cao 10Gb/s

Trong các hoạt động kỹ thuật thực tế, việc lựa chọn các tấm tần số cao có vẻ đơn giản, nhưng vẫn còn nhiều yếu tố cần xem xét. Thông qua phần giới thiệu của bài viết này, với tư cách là một kỹ sư thiết kế PCB hoặc người đứng đầu dự án tốc độ cao, tôi đã có một sự hiểu biết nhất định về các tính năng và lựa chọn của tấm. Hiểu hiệu suất điện, hiệu suất nhiệt, độ tin cậy, v.v... Sử dụng hợp lý ngăn xếp để thiết kế các sản phẩm có độ tin cậy cao và khả năng gia công tốt và tối ưu hóa việc xem xét các yếu tố khác nhau.

Những cân nhắc chính để chọn tấm phù hợp

01 Sản xuất

Ví dụ, hiệu suất ép nhiều, hiệu suất nhiệt độ, khả năng chịu nhiệt/CAF, độ bền cơ học (độ bám dính) (độ tin cậy tốt) và xếp hạng lửa.

02 Hiệu suất khác nhau phù hợp với sản phẩm

Mất mát thấp, các thông số Dk/DF ổn định, phân tán thấp, hệ số thay đổi nhỏ theo tần số và môi trường, dung sai nhỏ về độ dày vật liệu và hàm lượng keo (kiểm soát trở kháng tốt). Nếu hệ thống dây điện dài hơn, hãy xem xét sử dụng lá đồng có độ nhám thấp hơn. Mặt khác, mô phỏng là cần thiết trong giai đoạn đầu của thiết kế mạch tốc độ cao, với kết quả mô phỏng là tiêu chuẩn tham chiếu cho thiết kế - "Phòng thí nghiệm chung Công nghệ Xingsen - Agilent (Tốc độ cao/RF)" giải quyết các vấn đề về hiệu suất mà kết quả mô phỏng không phù hợp với thử nghiệm. Nó thực hiện rất nhiều xác minh vòng kín của mô phỏng và thử nghiệm thực tế và có thể đạt được tính nhất quán của mô phỏng và đo lường thực tế thông qua các phương pháp độc đáo.

7.3mil tiêu chuẩn ro4350 so với độ nhám thấp đồng lá đo mất

03 Vật liệu đến đúng lúc

Nhiều tấm tần số cao có chu kỳ mua rất dài, thậm chí lên đến 2-3 tháng; Ngoài bảng tần số cao truyền thống ro4350, nhiều bảng tần số cao cần được cung cấp bởi khách hàng. Do đó, bảng tần số cao cần liên lạc với nhà sản xuất trước và chuẩn bị vật liệu càng sớm càng tốt.

04 Yếu tố chi phí

Điều này phụ thuộc vào độ nhạy cảm về giá của sản phẩm, cho dù đó là hàng tiêu dùng hay ứng dụng trong các ngành công nghiệp truyền thông, y tế, công nghiệp và quân sự.

05 Áp dụng pháp luật và các quy định khác

Nó nên được kết hợp với các quy định môi trường của các quốc gia khác nhau để đáp ứng các yêu cầu RoHS và halogen miễn phí.

Theo tài liệu DF:

DF nằm trong khoảng 0,01~0,05, bảng phù hợp với mạch kỹ thuật số có giới hạn trên là 10Gb/S;

DF nằm trong khoảng 0,005~0,003, bảng phù hợp với mạch kỹ thuật số có giới hạn trên 25gb/S;

Các bo mạch có DF không quá 0,0015 phù hợp với các mạch kỹ thuật số có tốc độ 50GB/s hoặc thậm chí cao hơn.

Tốc độ cao PCB HF PCB

Trong số các yếu tố trên, tốc độ hoạt động của mạch kỹ thuật số tốc độ cao là yếu tố chính được xem xét khi chọn PCB. Tốc độ mạch càng cao, giá trị PCBdf được chọn càng nhỏ. Bảng mất trung bình và thấp sẽ phù hợp với mạch kỹ thuật số 10Gb/s; Bảng có tổn thất thấp hơn, phù hợp với mạch kỹ thuật số 25gb/s; Các bảng với tổn thất cực thấp sẽ thích ứng với PCB mạch kỹ thuật số tốc độ cao nhanh hơn, có thể ở tốc độ 50GB/s hoặc cao hơn.

Trên đây tóm tắt cách chọn PCB tần số cao tốc độ cao và cân nhắc thiết kế, và ứng dụng thực tế nên được phân tích theo các trường hợp cụ thể.