Vysokofrekvenčné obvodové doskysa stali základnými základnými komponentmi v oblastiach ako komunikácia, radar a satelity. Jeho výkon priamo určuje stabilitu, stratovosť a celkovú spoľahlivosť prenosu signálu.
1, Technické vlastnosti a aplikačné scenáre vysokofrekvenčných dosiek plošných spojov
Vysokofrekvenčné dosky plošných spojov sa používajú hlavne na prenos signálov s frekvenciami presahujúcimi 1 GHz, ktoré sa bežne vyskytujú v základňových staniciach 5G, satelitných komunikáciách, radarových systémoch, leteckých elektronických zariadeniach a iných scenároch. V porovnaní s bežnými doskami plošných spojov sa jeho technické prekážky odrážajú najmä v troch základných ukazovateľoch:
Nízka dielektrická konštanta a nízky stratový faktor
Pri vysoko{0}}frekvenčnom prenose signálu dielektrická konštanta dielektrického materiálu priamo ovplyvňuje rýchlosť signálu, zatiaľ čo stratový faktor určuje stupeň útlmu energie. Napríklad pri komunikácii s milimetrovými vlnami 5G, ak frekvencia signálu prekročí 28 GHz a hodnota Dk materiálu dosky plošných spojov kolíše o 0,1, chyba oneskorenia signálu sa rozšíri na úroveň nanosekúnd, čo môže viesť k zlyhaniu komunikačného spojenia. Preto dosky s vysokofrekvenčnými obvodmi musia používať špeciálne substráty, ako je polytetrafluóretylén a polyméry s tekutými kryštálmi, s hodnotami Dk zvyčajne medzi 2,2 – 3,5 a Df pod 0,001.
Vysoko presná technológia obrábania
Vysokofrekvenčné dosky plošných spojov často obsahujú viacvrstvové štruktúry (zvyčajne 6 až 20 vrstiev) a presnosť šírky čiary/riadkovania musí byť menšia ako 50 μm, pričom priemer slepých/zapustených otvorov je len 0,1 mm. Ak vezmeme ako príklad moduly radarovej antény s fázovým poľom, doska plošných spojov potrebuje rozmiestniť tisíce mikropáskových čiar na ploche 10 cm ² a dosiahnuť vzájomné prepojenie medzi vrstvami pomocou procesov laserového vŕtania a plazmového leptania s toleranciou chýb menšou ako 1/10 priemeru ľudského vlasu.
environmentálnej stability
V extrémnych prostrediach, ako je letectvo a kozmonautika, musia dosky s vysokofrekvenčnými spojmi odolať teplotným šokom v rozsahu od -55 stupňov do+125 stupňov a izolačný odpor by nemal byť menší ako 10 G Ω pri 95 % relatívnej vlhkosti. To si vyžaduje, aby výrobné spoločnosti zvládli špeciálne procesy, ako je vákuové lisovanie a povrchové pokovovanie (ako je bezprúdové pokovovanie niklovým zlatom), aby sa zvýšila odolnosť substrátu proti korózii a deformácii.
2, Hlavná výzva výroby vysokofrekvenčných dosiek plošných spojov-
Výroba vysokofrekvenčných dosiek plošných spojov je typickým technologicky náročným procesom, ktorý zahŕňa viaceré interdisciplinárne oblasti, ako sú veda o materiáloch, elektronické inžinierstvo a presná výroba. Medzi hlavné výzvy patrí:
Výber a prispôsobenie substrátu
Existujú významné rozdiely v požiadavkách na substrát pre rôzne frekvenčné scenáre. Napríklad zariadenia 2,4 GHz Wi-Fi môžu používať substrát z epoxidovej sklenenej tkaniny FR-4 (Dk ≈ 4,4), zatiaľ čo radar s milimetrovými vlnami 60 GHz musí používať materiály Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) alebo TaconicTLY™ Series. Výrobné podniky potrebujú vytvoriť databázu substrátov s viacerými kategóriami a vykonávať experimenty, ako je testovanie dielektrickej konštanty a prispôsobenie koeficientu tepelnej rozťažnosti, aby sa zabezpečila kompatibilita medzi materiálmi a konštrukčnými schémami.
Návrh integrity signálu
Vysokofrekvenčné signály sú citlivé na faktory, ako je efekt kože a elektromagnetické spojenie, čo vedie k skresleniu signálu. Výrobné podniky musia spolupracovať so zákazníkmi, aby optimalizovali skladanú štruktúru, ako je napríklad použitie vstavaného kondenzátora/induktora, diferenciálneho signálového vedenia a iných technológií. Súčasne by sa mal použiť simulačný softvér na predpovedanie strát a riadenie spätného útlmu pod -20dB a vložného útlmu pod 0,5dB/in.
Kontrola konzistencie procesu
Ak si vezmeme ako príklad proces chemického nanášania medi, rovnomernosť hrúbky medi na stene otvoru vysokofrekvenčných dosiek plošných spojov musí byť kontrolovaná v rozmedzí ± 5 %. Ak je lokálna hrúbka nedostatočná, môže to spôsobiť odraz signálu. Výrobná linka musí byť vybavená online zariadením AOI a röntgenovými hrúbkomermi, aby bolo možné v reálnom čase sledovať zmeny v otvore a hrúbke povlaku, čím sa zabezpečí stabilná výťažnosť šaržových produktov.