Sei qui perché vuoi saperne di più sulla progettazione di PCB ad alta frequenza. Questa guida spiega in dettaglio i diversi fattori che influenzano PCB ad alta frequenzaInoltre, discuteremo le diverse sfide di questo tipo di PCB e le relative soluzioni. In breve, questa guida completa riassume tutto ciò che è necessario sapere sulla progettazione di PCB ad alta frequenza.
I PCB ad alta frequenza sono un tipo di PCB ampiamente utilizzato in diverse applicazioni, come i forni a microonde. Immergiamoci quindi e cerchiamo di esplorare i diversi aspetti sorprendenti di questa tecnologia.
PCB ad alta frequenza
La maggior parte di voi ha familiarità con la parola PCB. In caso contrario, è fondamentalmente un acronimo di Scheda a circuito stampatoIl PCB utilizza piste e percorsi conduttivi per collegare elettronicamente i diversi componenti del circuito stampato. Il rame è il materiale principale del PCB e fornisce un percorso conduttivo sulla scheda.
Inoltre, la comunicazione del segnale gioca un ruolo chiave in diversi progetti elettronici. Ad esempio, è fondamentale nei progetti che coinvolgono sistemi Wi-Fi e satellitari. Pertanto, quando è necessaria la comunicazione del segnale tra due o più oggetti, le schede ad alta frequenza entrano in gioco.
Quindi, il PCB ad alta frequenza è un tipo di circuito stampato utilizzato per la trasmissione di segnali. Ad esempio, le aziende lo utilizzano in applicazioni di progettazione di microonde, dispositivi mobili, radiofrequenza e ad alta velocità.
Fattori che influenzano la progettazione di un PCB ad alta frequenza
Ci sono alcuni fattori importanti che hanno un impatto significativo sulla progettazione di PCB ad alta frequenza. Queste schede sono dotate di laminati ad alta frequenza, difficili da realizzare, perché devono mantenere il trasferimento termico tipico delle diverse applicazioni.
I circuiti stampati utilizzano materiali speciali per raggiungere alte frequenze. Pertanto, le caratteristiche della scheda ad alta frequenza influenzano le prestazioni complessive del segnale. Inoltre, una leggera variazione Valore ER dei materiali può avere un impatto sull'impedenza della scheda.
Oltretutto, soprattutto, materiali dielettrici Influenzano anche la progettazione di PCB ad alta frequenza. La maggior parte dei produttori preferisce il materiale dielettrico Rogers. Questo materiale è meno costoso e presenta anche bassi valori di DK e DF. Inoltre, sembra essere adatto per applicazioni di prototipazione e fabbricazione. Inoltre, riduce anche la perdita di segnale.
D'altra parte, alcuni produttori optano per TeflonI produttori lo utilizzano nella produzione di schede ad alta frequenza. Inoltre, ha una frequenza di 5 GHz. Inoltre, FR4 È un altro materiale popolare utilizzato per applicazioni RF. Le applicazioni che richiedono frequenze da 1 GHz a 10 GHz utilizzano FR4. Tuttavia, i prodotti a base di FR4 presentano limitazioni e svantaggi.
Quindi, in termini di DF, DK e fattore di assorbimento d'acqua, il Teflon è la soluzione migliore. Tuttavia, è più costoso del FR4. Se il vostro progetto richiede una frequenza superiore a 10 GHz, il Teflon è la scelta migliore.
Specifiche generali del PCB ad alta frequenza
Per raggiungere frequenze elevate, è possibile utilizzare diversi materiali speciali. Inoltre, qualsiasi variazione del valore Er di diversi materiali può avere un impatto significativo sull'impedenza della scheda. Esistono PCB con frequenze diverse. L'intervallo di frequenza tipico è compreso tra 500 MHz e 2 GHz.
Tuttavia, discutiamo alcune specifiche generiche dei PCB ad alta frequenza:
- Materiale: RO4003C, Ro3003, RT5880 e Ro3010
- Dimensione della scheda: Min 6 mm x 6 mm o max 457 mm x 610 mm
- PP: Rogers 4450F, Nazionale-25FR, Nazionale-6700
- Spessore della scheda: 4 mm a 5.0 mm
- Peso del rame: 5oz a 2.0oz
- Lati della maschera di saldatura: Come da file
- Colore maschera di saldatura: Verde, blu, rosso, bianco e giallo
- Tracciamento o spaziatura minimi: 3mil/ 3mil
- Lati serigrafati: Come da file
- Colore serigrafia: Nero, bianco e giallo
- Finitura superficiale: Nichel chimico/oro a immersione, argento a immersione, stagno a immersione – RoHS
- Tolleranza di impedenza: Più o meno il 10%
- Diametro minimo del foro di perforazione: 6 milioni
- Anello anulare minimo: 4 1000
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Come identificare il miglior PCB ad alta frequenza?
Identificare un PCB ad alta frequenza non è un problema. Basta guardare le specifiche generali e il materiale utilizzato per costruirlo. In questo modo, è possibile identificare il PCB ad alta frequenza. In alternativa, se non si ha familiarità con questo tipo di circuiti, è possibile consultare un'azienda affidabile come Tecnologia MOKO.
Diversi suggerimenti utili per la progettazione e la produzione di PCB ad alta frequenza
I circuiti ad alta frequenza presentano una maggiore densità di layout e una maggiore integrazione. Pertanto, è fondamentale sapere come progettare e realizzare circuiti stampati più razionali e scientifici. Diamo un'occhiata ad alcuni dei consigli più utili:
- È meglio avere meno conduttori alternativi dei pin tra i diversi strati dei circuiti ad alta frequenza.
- Tra i pin dovrebbe esserci un cavo più corto.
- È importante che i pin dei dispositivi elettronici ad alta frequenza presentino meno flessioni.
- Cercare di evitare loop durante il cablaggio.
- Assicuratevi di avere un buon adattamento dell'impedenza del segnale.
- Inoltre, è necessario aumentare la capacità di disaccoppiamento ad alta frequenza dei pin di alimentazione di un blocco di circuito integrato.
La sfida della progettazione di PCB ad alta frequenza e come affrontarla
Durante il processo di produzione, è possibile incontrare diverse sfide. Di seguito una breve panoramica di alcune delle sfide più comuni:
scalata
La maggior parte dei produttori di circuiti stampati ha familiarità con il concetto di ridimensionamento del disegno. Poiché gli strati interni perdono massa durante il processo di laminazione durante la produzione di FR4 PCB multistratoPertanto, è importante aumentare la scala dei circuiti in base a una percentuale nota, in previsione di questa perdita. In questo modo, gli strati tornano alle dimensioni di progetto al termine del ciclo di laminazione.
Inoltre, i materiali laminati si comportano in modo leggermente diverso perché sono più morbidi del FR4. Tuttavia, l'idea è quasi la stessa: capire quale sarà il comportamento del materiale durante il processo è quasi la stessa. Ciò significa che è necessario stabilire fattori di scala separati per ogni tipo. Inoltre, è necessario creare una scala separata per ogni spessore, anche all'interno di un singolo tipo.
In caso contrario, la registrazione da strato a strato o da foratura a tampone potrebbe essere compromessa. Il produttore dovrebbe utilizzare la scala di base consigliata dal produttore del laminato, utilizzando un processo statistico interno. In questo modo, il risultato sarà coerente nel tempo all'interno dello specifico ambiente di produzione.
Preparazione della superficie
La preparazione delle superfici multistrato è complessa per ottenere una saldatura salda tra gli strati. Questo vale in particolare per i tipi in Teflon. Di conseguenza, il materiale morbido può deformarsi se la preparazione è molto aggressiva. Una deformazione significativa può quindi portare a una registrazione non ottimale. Inoltre, se la deformazione è piuttosto evidente, il PCB potrebbe trasformarsi in uno scarto non funzionale.
La sbavatura può effettivamente lucidare il substrato. Questo può influire sull'adesione nei multistrati. Questo perché alcuni materiali contengono Teflon puro. Ecco perché questo prodotto è rinomato per la sua natura antiaderente. Sostituire questo materiale può essere costoso e comportare anche lunghi ritardi. L'unico modo per evitare questo problema è eseguire questa fase con attenzione. Quindi, assicuratevi di eseguirla correttamente.
Preparazione del foro
Prima di procedere alla placcatura con rame, è necessario rimuovere eventuali irregolarità superficiali. È inoltre necessario rimuovere eventuali detriti e residui di resina epossidica. In questo modo, la placcatura aderirà alle pareti del foro. Materiali RF come ceramica o PTFE/Teflon richiedono metodi diversi per la preparazione del foro.
In questo processo, è consigliabile regolare i diversi parametri della macchina di foratura per evitare che il substrato si sporchi. Durante il trattamento dei fori dopo la foratura, il ciclo al plasma utilizza diversi gas provenienti da schede normali. Se non si preparano i fori prima della placcatura, l'interconnessione sarà scarsa e, nel tempo, si deteriora. Pertanto, è importante praticare fori puliti per garantire un'affidabilità a lungo termine.
Tassi di espansione termica
Il CTE è un altro fattore cruciale per l'affidabilità a lungo termine. Il CTE è l'acronimo di coefficiente di dilatazione termica. I produttori lo utilizzano per misurare l'entità della dilatazione di diversi materiali. La dilatazione può manifestarsi lungo uno qualsiasi dei tre assi sotto stress termico. Più il CTE è basso, minore è la probabilità che i fori placcati si rompano a causa della ripetuta flessione del rame.
Inoltre, il CTE può risultare complesso se si combinano materiali ad alta frequenza con FR4 in strutture di PCB ibride multistrato. Questo perché il CTE di un materiale deve corrispondere a quello degli altri materiali. In caso contrario, strati diversi si espanderanno a velocità diverse, il che può essere problematico.
Oltre agli strati, lo stesso vale anche per i fori di via. Quindi, il materiale utilizzato per la chiusura dei fori di via dovrebbe corrispondere a quello degli altri materiali presenti nello stack. Prima di realizzare un PCB ad alta frequenza, è quindi importante considerare questo importante fattore.
lavorazione a macchina
Esistono alcuni materiali RF che si comportano in modo molto simile ai laminati FR4 durante la lavorazione. Pertanto, è fondamentale comprenderne alcune differenze di base. Ad esempio, i materiali impregnati di ceramica possono risultare molto duri durante la foratura su punte da trapano. È quindi fondamentale ridurre il numero massimo di colpi. Inoltre, è opportuno personalizzare le impostazioni di avanzamento e velocità del mandrino.
Le fibre possono anche rimanere all'interno delle pareti del foro. Quindi, possono essere molto difficili da rimuovere. Cercate quindi di regolare i parametri di perforazione in modo da ridurre al minimo la presenza di fibre.
