Płytki drukowane wysokiej częstotliwościstały się podstawowymi komponentami w takich dziedzinach jak komunikacja, radary i satelity. Jego działanie bezpośrednio determinuje stabilność, współczynnik strat i ogólną niezawodność transmisji sygnału.
1, Charakterystyka techniczna i scenariusze zastosowań płytek drukowanych-wysokiej częstotliwości
Płytki drukowane wysokiej częstotliwości są używane głównie do przesyłania sygnałów o częstotliwościach przekraczających 1 GHz, powszechnie spotykanych w stacjach bazowych 5G, komunikacji satelitarnej, systemach radarowych, sprzęcie elektronicznym dla lotnictwa i innych scenariuszach. W porównaniu ze zwykłymi płytkami drukowanymi bariery techniczne odzwierciedlają się głównie w trzech podstawowych wskaźnikach:
Niska stała dielektryczna i niski współczynnik strat
W transmisji sygnału o wysokiej-częstotliwości stała dielektryczna materiału dielektrycznego wpływa bezpośrednio na prędkość sygnału, natomiast współczynnik strat określa stopień tłumienia energii. Na przykład w komunikacji na falach milimetrowych 5G, jeśli częstotliwość sygnału przekracza 28 GHz, a wartość Dk materiału płytki drukowanej waha się o 0,1, błąd opóźnienia sygnału wzrośnie do poziomu nanosekund, co może prowadzić do awarii łącza komunikacyjnego. Dlatego w płytkach drukowanych-wysokiej częstotliwości należy stosować specjalne podłoża, takie jak politetrafluoroetylen i polimery ciekłokrystaliczne, przy czym wartości Dk zwykle wahają się w przedziale 2,2–3,5, a Df poniżej 0,001.
Technologia obróbki o wysokiej precyzji
Płytki drukowane wysokiej częstotliwości często zawierają struktury wielo-warstwowe (zwykle 6–20 warstw), a szerokość linii/dokładność odstępów między liniami musi wynosić poniżej 50 μm, a średnica ślepego/zakopanego otworu wynosi zaledwie 0,1 mm. Biorąc za przykład moduły anten radarowych z układem fazowanym, płytka drukowana musi rozmieścić tysiące linii mikropaskowych na obszarze 10 cm² i uzyskać połączenia międzywarstwowe za pomocą procesów wiercenia laserowego i trawienia plazmowego, z tolerancją błędu mniejszą niż 1/10 średnicy ludzkiego włosa.
stabilność środowiska
W ekstremalnych środowiskach, np. w przemyśle lotniczym, płytki drukowane-o wysokiej częstotliwości muszą wytrzymywać szoki temperaturowe w zakresie od -55 stopni do+125 stopni, a rezystancja izolacji nie powinna być mniejsza niż 10 G Ω przy wilgotności względnej 95%. Wymaga to od firm produkcyjnych opanowania specjalnych procesów, takich jak prasowanie próżniowe i powlekanie powierzchni (takie jak bezprądowe złocenie niklem), aby zwiększyć odporność podłoża na korozję i odkształcenia.
2. Podstawowe wyzwanie związane z produkcją-obwodów drukowanych wysokiej częstotliwości
Produkcja płytek drukowanych-o wysokiej częstotliwości to typowy proces wymagający dużej technologii, obejmujący wiele interdyscyplinarnych dziedzin, takich jak inżynieria materiałowa, inżynieria elektroniczna i produkcja precyzyjna. Do głównych wyzwań należą:
Dobór i dopasowanie podłoża
Istnieją znaczne różnice w wymaganiach dotyczących substratów dla różnych scenariuszy częstotliwości. Na przykład urządzenia Wi Fi 2,4 GHz mogą wykorzystywać podłoże z tkaniny ze szkła epoksydowego FR-4 (Dk ≈ 4,4), podczas gdy radar fal milimetrowych 60 GHz musi wykorzystywać materiały Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) lub TaconicTLY ™. Przedsiębiorstwa produkcyjne muszą stworzyć wielokategoriową bazę danych podłoży i przeprowadzić eksperymenty, takie jak testowanie stałej dielektrycznej i dopasowywanie współczynnika rozszerzalności cieplnej, aby zapewnić zgodność między materiałami i schematami projektowymi.
Projekt integralności sygnału
Sygnały o wysokiej częstotliwości są podatne na czynniki takie jak efekt naskórkowości i sprzężenie elektromagnetyczne, co prowadzi do zniekształceń sygnału. Przedsiębiorstwa produkcyjne muszą współpracować z klientami, aby zoptymalizować strukturę stosową, na przykład wykorzystując konstrukcję wbudowanych kondensatorów/cewek, okablowanie sygnału różnicowego i inne technologie. Jednocześnie należy zastosować oprogramowanie symulacyjne do przewidywania strat i kontrolowania strat odbiciowych poniżej -20dB i tłumienności wtrąceniowej poniżej 0,5dB/cal.
Kontrola spójności procesu
Biorąc za przykład proces chemicznego osadzania miedzi, równomierność grubości miedzi na ściance otworu w płytkach drukowanych-wysokiej częstotliwości musi być kontrolowana w zakresie ± 5%. Jeśli lokalna grubość jest niewystarczająca, może to powodować odbicia sygnału. Linia produkcyjna musi być wyposażona w sprzęt AOI działający w trybie online oraz-mierniki grubości promieni rentgenowskich do monitorowania zmian w aperturze i grubości powłoki w czasie rzeczywistym, zapewniając stabilną wydajność partii produktu.