Augstas frekvences shēmas platesir kļuvuši par galvenajiem pamata komponentiem tādās jomās kā sakari, radari un satelīti. Tās veiktspēja tieši nosaka signāla pārraides stabilitāti, zudumu līmeni un kopējo uzticamību.
1. Augstfrekvences shēmu plates tehniskie parametri un pielietojuma scenāriji
Augstfrekvences shēmas plates galvenokārt tiek izmantotas, lai pārraidītu signālus ar frekvencēm, kas pārsniedz 1 GHz, parasti sastopamas 5G bāzes stacijās, satelītu sakaros, radaru sistēmās, kosmosa elektroniskajās iekārtās un citos scenārijos. Salīdzinot ar parastajām shēmas platēm, tās tehniskās barjeras galvenokārt atspoguļojas trīs galvenajos rādītājos:
Zema dielektriskā konstante un zems zudumu koeficients
Augstas -frekvences signāla pārraidē dielektriskā materiāla dielektriskā konstante tieši ietekmē signāla ātrumu, savukārt zuduma koeficients nosaka enerģijas vājināšanās pakāpi. Piemēram, 5G milimetru viļņu komunikācijā, ja signāla frekvence pārsniedz 28 GHz un shēmas plates materiāla Dk vērtība svārstās par 0,1, signāla aiztures kļūda paplašināsies līdz nanosekundes līmenim, kas var izraisīt sakaru savienojuma atteici. Tāpēc augstfrekvences shēmām ir jāizmanto īpaši substrāti, piemēram, politetrafluoretilēns un šķidro kristālu polimēri, kuru Dk vērtības parasti tiek kontrolētas starp 2,2–3,5 un Df zem 0,001.
Augstas precizitātes apstrādes tehnoloģija
Augstfrekvences shēmas plates bieži vien integrē daudzslāņu struktūras (parasti 6–20 slāņus), un līnijas platuma/līniju atstatuma precizitātei ir jābūt mazākai par 50 μm, bet aklo/ierakto caurumu diametram ir jābūt 0,1 mm. Ņemot par piemēru fāzētu bloku radara antenas moduļus, shēmas platei ir jāizvieto tūkstošiem mikroslokšņu līniju 10 cm ² platībā un jāpanāk starpslāņu savstarpējais savienojums, izmantojot lāzera urbšanas un plazmas kodināšanas procesus, ar kļūdu pielaidi, kas ir mazāka par 1/10 no cilvēka mata diametra.
vides stabilitāte
Ekstremālās vidēs, piemēram, aviācijā, augstfrekvences shēmām ir jāiztur temperatūras triecieni no -55 grādi līdz +125 grādiem, un izolācijas pretestība nedrīkst būt mazāka par 10 G Ω 95% RH mitruma apstākļos. Tas prasa, lai ražošanas uzņēmumi apgūtu īpašus procesus, piemēram, vakuuma presēšanu un virsmas pārklāšanu (piemēram, bezelektroniskā niķeļa apzeltīšana), lai uzlabotu pamatnes izturību pret koroziju un deformāciju.
2. Galvenais izaicinājums augstas-frekvences shēmas plates ražošanā
Augstfrekvences shēmu plates ražošana- ir tipisks tehnoloģiju ietilpīgs process, kas ietver vairākas starpdisciplināras jomas, piemēram, materiālu zinātni, elektronisko inženieriju un precīzo ražošanu. Galvenie izaicinājumi ietver:
Substrāta izvēle un saskaņošana
Pastāv būtiskas atšķirības substrāta prasībās dažādiem frekvences scenārijiem. Piemēram, 2,4 GHz Wi-Fi ierīcēs var izmantot FR-4 epoksīda stikla auduma substrātu (Dk ≈ 4,4), savukārt 60 GHz milimetru viļņu radaram ir jāizmanto Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) vai TaconicTLY™ Series materiāli. Ražošanas uzņēmumiem ir jāizveido vairāku kategoriju substrātu datu bāze un jāveic tādi eksperimenti kā dielektriskās konstantes pārbaude un termiskās izplešanās koeficienta saskaņošana, lai nodrošinātu materiālu un dizaina shēmu savietojamību.
Signāla integritātes dizains
Augstas frekvences signāli ir jutīgi pret tādiem faktoriem kā ādas efekts un elektromagnētiskais savienojums, kas izraisa signāla kropļojumus. Ražošanas uzņēmumiem ir jāsadarbojas ar klientiem, lai optimizētu salikto struktūru, piemēram, izmantojot iegulto kondensatora/induktora dizainu, diferenciālo signālu vadus un citas tehnoloģijas. Tajā pašā laikā ir jāizmanto simulācijas programmatūra, lai prognozētu zaudējumus un kontrolētu atgriešanās zudumu zem -20 dB un ievietošanas zudumu zem 0,5 dB/in.
Procesa konsekvences kontrole
Kā piemēru ņemot vara ķīmiskās nogulsnēšanas procesu, vara biezuma vienmērīgums uz augstfrekvences shēmas plates cauruma sieniņām ir jākontrolē ± 5% robežās. Ja lokālais biezums nav pietiekams, tas var izraisīt signāla atstarošanu. Ražošanas līnijai jābūt aprīkotai ar tiešsaistes AOI aprīkojumu un rentgena biezuma mērierīcēm, lai reāllaikā uzraudzītu apertūras un pārklājuma biezuma izmaiņas, nodrošinot stabilu partijas produktu iznākumu.