Es dzirdēju, ka daudzi aparatūras inženieri projekta atlases posmā saskaras ar pamatjautājumu: kāpēc mums ir īpaši jāizvēlas RF shēmas plates augstas-frekvences RF scenārijiem, lai ganfr4 shēmas platesvai var pabeigt pamata vadu? Šķiet, ka abi ir PCB nesēji, kas satur elektroniskus komponentus, taču patiesībā ir būtiskas atšķirības materiālu īpašībās, dizaina loģikā, procesa precizitātē un lietojuma robežās. Nepareizas plates izvēle var izraisīt pārmērīgu signāla zudumu un ilgstošus projekta atkļūdošanas ciklus, savukārt smagos gadījumos tas var tieši izraisīt produkta funkcionālās kļūmes un neizdoties nozares atbilstības testēšanā.
Galvenās atšķirības: visaptveroša atšķirība no materiāliem līdz veiktspējai
1. Substrāta izvēles loģika ir pavisam cita
Lielākajā daļā parasto shēmu plates tiek izmantoti fr4 epoksīda stikla auduma substrāti, kas ir elektronikas nozarē visplašāk izmantotās vispārējas nozīmes plates. Tie paļaujas uz epoksīda sveķiem kā saistvielu, ar zemām izmaksām un spēcīgu apstrādes savietojamību, pilnībā pielāgojoties vairumam zemfrekvences digitālo shēmu un parasto analogo shēmu vajadzībām. Tomēr tā dielektriskajai konstantei (Dk) ir slikta stabilitāte, tā ļoti svārstās atkarībā no temperatūras un frekvences, un tai ir augsts dielektrisko zudumu koeficients (Df). Augstas-frekvences scenārijos virs 100 MHz signāla enerģija strauji samazinās, tādējādi nespējot izpildīt RF signālu pārraides prasības.
RF shēmas plates jāizmanto specializēti zemi zudumiaugsta frekvencesubstrāti. Pašlaik nozares galvenie dēļi ir iedalīti trīs kategorijās:
(1) Politetrafluoretilēna (PTFE) substrāts: reprezentatīvie modeļi ietver Rogers RT/duroid 5880 un Taicony TLY sēriju ar ārkārtīgi spēcīgu dielektriskās konstantes stabilitāti un zemu dielektrisko zudumu, kas īpaši izstrādāta milimetru viļņu ultra{2}}augstas frekvences scenārijiem virs 2 GHz;
(2) Oglekļa ūdeņraža sveķu keramikas pildījuma substrāts: reprezentatīvi modeļi ir Rogers RO4350B un Isola I-Tera MT40, kas nodrošina izcilu līdzsvaru starp veiktspēju, apstrādājamību un izmaksām. Pašlaik tā ir visplašāk izmantotā galvenā RF plate 5G bāzes staciju un automobiļu elektronikas jomā;
(3) Modificēts augstas veiktspējas fr4 substrāts: reprezentatīvais modelis ir Isola FR408HR, kas ievērojami optimizē Dk/Df parametrus salīdzinājumā ar parasto FR-4. Izmaksas ir kontrolējamas un piemērotas izmaksu ziņā jutīgiem ārpus pamata RF scenārijiem no 2,4 GHz līdz 6 GHz.
2. Prasības projektēšanas un procesa precizitātei ir ļoti dažādas
Parastās shēmas plates galvenais dizains ir pabeigt elektriskos savienojumus, ja tiek nodrošināts, ka vadi ir ieslēgti un izslēgti un atbilst pamata strāvas nestspējai. Nav obligātas prasības pretestības kontrolei, un elektroinstalācijas platuma pielaides un starpslāņu izlīdzināšanas precizitātes pielaide ir augsta.
RF shēmas plates dizaina pamatā ir signāla integritātes nodrošināšana, kas prasa stingru pārvades līnijas raksturīgās pretestības kontroli visā procesā. Nozares standarts ir 50 Ω vai 75 Ω, un prasība par pretestības novirzi tiek kontrolēta robežās no ± 2% līdz ± 3%. Projektējot, ir jāievēro "īsākā elektroinstalācijas ceļa" princips, jāsaglabā atsauces zemes plaknes integritāte visā procesā un jāpanāk ekranēšana un izolācija, izmantojot blīvu zemējumu, izmantojot masīvu, lai izvairītos no signāla starojuma noplūdes un šķērsrunas starp blakus esošajiem vadiem. Kontroles prasības attiecībā uz vara folijas raupjumu, dielektriskā slāņa biezuma toleranci un caur-caurumu parazītu parametriem ražošanas procesā ir ārkārtīgi stingras, un parasto PCB rūpnīcu procesa iespējas nevar nodrošināt šādu augstas klases plātņu ražošanas standartus.
Tipiski produktu piemēri
Parasto shēmu plates reprezentatīvi izstrādājumi
8 slāņu rūpnieciskās vadības plates fr4 augsta{2}}stāvu plate: izmantojot augstas TG fr4 substrātu, kas atbalsta 4Oz biezu vara vadu, var izturēt lielas strāvas slodzes rūpnieciskās vadības scenārijos, plaši izmanto parastos rūpnieciskos robotu kontrolleros un viedās mājas vadības paneļos, ar kontrolējamām izmaksām un spēcīgu stabilitāti masveida ražošanā.
|
|
14 slāņu M6 materiāla shēmas plate: tā pieder augstas veiktspējas -fr4 daudzslāņu platei, kurai ir arī noteikta ātrgaitas signāla pārraides iespēja. To parasti izmanto plaša patēriņa elektronikas serveru mātesplates un parasto drošības kameru galvenajā vadības shēmā, un tā ir galvenā izvēle pašreizējā digitālo shēmu laukā.
|
|
4 slāņu parastā sadzīves tehnikas vadības panelis: tiek izmantots zemu-maksas FR-4 substrāts, vienkāršs process, ārkārtīgi zemas masveida ražošanas izmaksas, piemērota sadzīves tehnikas un mazas plaša patēriņa elektronikas pamata vadības vajadzībām.
RF shēmas plates reprezentatīvs produkts
Uniwell Circuits 16 slāņu RO4350B+RO4450F aklo caurumu plāksne: izmantojot Rodžersa augstas-frekvences jaukta sprieguma tehnoloģiju, atlikušā kaudze tiek kontrolēta 50,8 μm robežās, pretestības precizitāte var sasniegt ± 2%, īpaši izstrādāta 5G sub-6 GHz bāzei, stacija ar 4 RF sub-6 GHz jaudu. ievietošanas zudums ir mazāks vai vienāds ar 0,4 dB/100 mm;
|
|
77 GHz automobiļu milimetru viļņu radara PTFE RF plāksne: izgatavota no PTFE substrāta, ar mikrosloksnes līnijas raupjumu Ra Mazāks vai vienāds ar 0,08 μm, pretestības novirze ir mazāka vai vienāda ar ± 2%, kopējais izmērs kontrolēts 50 mm × 50 mm robežās, atbilst transportlīdzekļa pretvibrācijas prasībām 0H 20 scenārijā.
|
|
Satelīta sakaru PI balstīta RF plate: izmantojot poliimīda augstfrekvences{0}}substrātu, darba temperatūras diapazons ir no -60 grādi līdz 125 grādi, MTBF (vidējais laiks starp kļūmēm) ir lielāks par 100 000 stundām vai vienāds ar to, un tas var stabili pārraidīt 15 GHz RF signālus ekstremālos kosmosa apstākļos.
Pielietojuma jomas
Parastās shēmas plates ar nobriedušiem procesiem un ārkārtīgi augstu izmaksu{0}}efektivitāti atbilst lielākajai daļai zemas-frekvences, nevis RF vispārējas nozīmes{2}}scenāriju:
Patērētāju elektronikas jomā: parasta sadzīves tehnikas vadības panelis, viedo valkājamo ierīču digitālās shēmas daļa, viedās mājas vadības panelis bez RF
Rūpnieciskās vadības joma: parastie PLC kontrolieri, jaudas piedziņas plates rūpnieciskajiem robotiem, neaugstas precizitātes rūpniecisko sensoru signālu apstrādes plates
Patērētāju drošības joma: galvenā vadības panelis parastajām kamerām, ne RF vadības shēma piekļuves kontroles sistēmām
RF shēmas plates ir būtiski produkti augstas{0}}frekvences scenārijos, un galvenās lietojumprogrammas ir koncentrētas jomās, kurās nepieciešama ārkārtīgi augsta signāla pārraides kvalitāte:
Bezvadu sakaru lauks: 5G/6G bāzes stacijas RF bloks, WiFi 7 maršrutētāja RF modulis, satelīta sakaru raiduztvērēja aprīkojums
Automobiļu elektronikas lauks: 77 GHz milimetru viļņu radars, transportlīdzeklī uzstādīta T-BOX RF shēma, automobiļu klases Bluetooth/5G sakaru modulis
Aviācijas un aizsardzības jomas: gaisa radara RF plate, raķešu sakaru modulis, satelītu navigācijas signālu uztveršanas plate
Medicīniskā aprīkojuma lauks: signāla pārraides shēma magnētiskās rezonanses RF spolei un augstfrekvences terapijas iekārta{0}
Praktiski atlases nozares ieteikumi
Nevajag akli meklēt "augstas veiktspējas plates": ja jūsu projekta darbības frekvence ir mazāka par 100 MHz un nav stingru pretestības kontroles prasību, parastās fr4 shēmas plates var pilnībā apmierināt jūsu vajadzības. Piespiedu kārtā izvēloties PTFE augstfrekvences plates, izmaksas palielināsies tikai 3-5 reizes un tām nebūs praktiskas vērtības;
Neizmantojiet parasto fr4, lai "izdomātu skaitļus" RF scenārijos: daudzi inženieri RF projektos, kuru frekvence pārsniedz 2 GHz, mēģina izmantot parasto fr4, nevis augstas{2}}frekvences plates, lai samazinātu izmaksas. Tomēr tas galu galā rada tādas problēmas kā pārmērīgs signāla zudums, nepietiekams sakaru attālums un harmoniski traucējumi, kas var ievērojami palielināt kopējās projekta atkļūdošanas izmaksas un pat neizdoties sertifikācijas testēšanā.
fr4 shēmas plates, augstas frekvences