Augstas -klases elektroniskajās ierīcēs, piemēram, 5G sakaros, autonomā braukšanas milimetru viļņu radarā un ātrgaitas-slēdžos AI datu centros, augstfrekvences ātrdarbīgas iespiedshēmas plates jau ir kļuvušas par galveno nesēju, kas nosaka sistēmas signāla pārraides stabilitāti. Atšķirībā no parastajiemfr4 shēmas plateskas atbilst tikai pamata ķēdes savienojuma prasībām, materiālu izvēleiaugsta frekvenceun ātrdarbīgās iespiedshēmu plates tieši nosaka zudumu kontroli, pretestības precizitāti un signālu ilgtermiņa uzticamību GHz frekvenču joslā. Šodien mēs sistemātiski sadalīsim augstfrekvences un ātrgaitas PCB materiālu atlases galveno loģiku, sākot no galvenajiem indikatoriem, galveno produktu atlases līdz tipiskiem lietojuma scenārijiem.
6 galvenie indikatori augstas frekvences un ātrgaitas{1}}pcb materiālu izvēlei
Daudzi inženieri, izvēloties materiālus, mēdz iekrist nepareizā priekšstatā, ka "skatoties tikai uz zīmolu, nevis parametriem". Faktiski šādi seši rādītāji ir galvenie kritēriji, lai noteiktu valdes saderību:
1. Dielektriskā konstante (Dk) un stabilitāte: šis ir vissvarīgākais augstfrekvences lokšņu metāla pamatparametrs, kam nepieciešama zema Dk vērtība un minimālas temperatūras un frekvences svārstības. Augstas frekvences scenārijos Dk pielaide jākontrolē ± 0,1 robežās, lai izvairītos no nekontrolējamas signāla pārraides ātruma novirzes. Piemēram, Dk of Rogers RO4350B plate tiek stabili kontrolēta pie 3,48, ar svārstībām, kas mazākas par ± 2% plašā temperatūras diapazonā no -50 grādiem līdz 150 grādiem, pilnībā atbilstot transportlīdzekļa radara skarbajām vides prasībām.
2. Dielektrisko zudumu koeficients (Df): tas tieši nosaka signāla enerģijas zudumus pārraides laikā. Augstas frekvences scenārijos virs 10 GHz, Df vērtība ir jākontrolē zem 0,005, lai izvairītos no pārmērīgas amplitūdas vājināšanās un nepietiekamas augstfrekvences signālu signāla -trokšņu attiecības pēc-tālas vadu savienošanas. Parastās FR-4 plates Df parasti ir virs 0,02, kas ir pilnīgi nepiemērots ātrdarbīgai SerDes signāla pārraidei virs 25Gbps.
3. Termiskās izplešanās koeficienta (CTE) atbilstība: augstfrekvences ātrgaitas iespiedshēmu plates bieži ir aprīkotas ar daudzslāņu biezu vara dizainu, un plates Z-ass termiskās izplešanās koeficientam ir jāatbilst vara folijas CTE raksturlielumiem. Pretējā gadījumā vairāku atkārtotas plūsmas lodēšanas procesu laikā var rasties atteices problēmas, piemēram, metalizēta cauruma lūzums un starpslāņu novirze. Augstas kvalitātes augstfrekvences plates tiks pārveidotas, izmantojot keramikas pildīšanas tehnoloģiju, lai kontrolētu Z-ass CTE ar 30 ppm/grādi, ievērojami uzlabojot-daudzslāņu plātņu ilgtermiņa uzticamību.
4. Vara folijas raupjums: augstfrekvences signāla pārraidē ādas efekts liks strāvai koncentrēties ļoti plānā slānī uz vara folijas virsmas. Pārmērīgs vara folijas raupjums ievērojami palielinās vadītāju zudumus. Augstas klases augstas frekvences un ātrgaitas iespiedshēmu plates izmantos zema profila vara foliju (HVLP), lai kontrolētu virsmas raupjumu 0,2 μm robežās, kas var samazināt vadītāju zudumus par vairāk nekā 30% milimetru viļņu frekvenču joslā.
5. Ūdens absorbcijas ātrums: pēc ūdens absorbcijas plāksnes dielektriskās konstantes vienmērīgums tiks tieši mainīts, kā rezultātā pēkšņas pretestības izmaiņas un palielināts signāla zudums. Augstas frekvences scenārijos plātnes ūdens absorbcijas ātrumam ir jābūt mazākam par 0,1%. Augstfrekvences materiāli uz PTFE bāzes šajā indikatorā darbojas daudz labāk nekā parastie epoksīdsveķu substrāti.
6. Siltumvadītspēja. Tādos gadījumos kā 5G RF pastiprinātāji un mākslīgā intelekta paātrināšanas kartes augstfrekvences un ātrgaitas iespiedshēmas plates lokālais siltuma plūsmas blīvums ir ārkārtīgi augsts, tādēļ substrāta siltumvadītspējas koeficients ir 0,8 W/m · K vai lielāks. Dažos jaudas scenārijos pat ir jāizmanto augstas siltumvadītspējas plāksnes ar siltumvadītspējas koeficientu, kas pārsniedz 2W/m · K, lai izvairītos no signāla novirzes, ko izraisa vietēja pārkaršana.
Mikronano mikroshēmu ātrdarbīga{0}}iepakojuma iespiedshēmu plates: īpaši pielāgota augstfrekvences digitālo signālu un optoelektronisko ierīču integrācijas scenārijiem, paļaujas uz mikro nano līmeņa iesaiņošanas tehnoloģiju, lai panāktu ārkārtīgi augstu savstarpējo savienojumu precizitāti, lieliski darbojas 100 G optisko moduļu ātrgaitas signāla pārraidē un drukāšanas signāla atstarojuma problēmu risināšanā.
14 slāņu 4 oz bieza vara spoles plāksne: izstrādāta bezvadu uzlādes un lieljaudas RF moduļu scenārijiem jaunos enerģijas transportlīdzekļos, izmantojot biezu vara augstfrekvences substrātu apvienojumā ar jaukta spiediena tehnoloģiju, lai pārnēsātu lielu strāvu, vienlaikus nodrošinot zemu augstas-frekvences signālu pārraides zudumu, risinot nozares problēmas, kas saistītas ar sarežģīto līdzsvaru starp augstas strāvas signāla} un augstas frekvences{{4}.
Rodžersa jaukta spiediena daudzslāņu plāksne: starpslāņos sajaucot augstas frekvences materiālus, piemēram, RO4350B ar parastajiem fr4 materiāliem, galvenā signāla slānī tiek izmantoti zemu zudumu augstas -frekvences substrāti, savukārt barošanas un zemes slānī tiek izmantoti augstas siltumvadītspējas koeficienti fr4. Tas ievērojami samazina kopējās plates izmaksas, vienlaikus nodrošinot augstas -frekvences veiktspēju, un pašlaik tas ir galvenais izvēles risinājums 5G makro bāzes staciju RF platēm.
Atlases loģika tipiskām pielietojuma jomām
Augstfrekvences un ātrgaitas pcb materiālu izvēlei dažādās nozarēs ir pilnīgi atšķirīgi mērķi, un jo augstāka ir plates veiktspēja, jo piemērotāka tā ir.
5G sakaru jomā priekšroka tiek dota Rogers RO4000 sērijas keramikas pildījuma plāksnēm bāzes staciju antenām un RF priekšgala moduļiem, lai līdzsvarotu dielektrisko stabilitāti un apstrādes savietojamību; 200 G/400 G ātrdarbīgā slēdža aizmugurējā panelī datu centrā tiks izmantoti īpaši zema Df liela ātruma substrāti, piemēram, Panasonic Megtron 7, koncentrējoties uz seriālo signālu pārraides zudumu kontroli, kas pārsniedz 25 Gbps.
Automobiļu elektronikas jomā: 77 GHz milimetru viļņu radaram jāizmanto augstfrekvences plates ar dielektriskās konstantes temperatūras koeficientu, kas mazāks par 50 ppm/grādi, lai nodrošinātu, ka radara noteikšanas diapazons transportlīdzekļa pilnā temperatūras diapazonā no -40 līdz 85 grādiem būtiski nesvārstās; Automašīnā uzstādītā ātrgaitas vārtejas PCB izmantos modificētu augstas frekvences fr4 plati, kas līdzsvaro izmaksas un signāla integritāti, vienlaikus izpildot IATF16949 automobiļu standartu uzticamības prasības.
Kosmosa un aizsardzības jomā satelītsakaru iekārtām, radaru traucētājiem un citiem scenārijiem priekšroka tiek dota augstfrekvences iespiedshēmu plates ar PTFE substrātu. Tie saglabā stabilu dielektrisko veiktspēju ekstremālās kosmosa vidēs un iztur spēcīgu vibrāciju ietekmi, izmantojot īpašus starpslāņu pastiprināšanas procesus.
Medicīnas un testēšanas instrumentu jomā augstfrekvences iespiedshēmu plates MRI RF spolēm, spektra analizatoriem un citām iekārtām prasa ārkārtīgi augstu dielektriskās konstantes viendabīgumu. Importētās augstas{1}}augstfrekvences plates parasti tiek atlasītas, lai izvairītos no testa rezultātu novirzes, ko izraisa nevienmērīgi lokālie plates parametri.
fr4 shēmas plates, augstfrekvences PCB