Vysokofrekvenční obvodové deskyse staly základními základními součástmi v oblastech, jako je komunikace, radar a satelity. Jeho výkon přímo určuje stabilitu, ztrátovost a celkovou spolehlivost přenosu signálu.
1, Technické vlastnosti a aplikační scénáře vysokofrekvenčních desek plošných spojů
Desky s vysokofrekvenčními obvody se používají hlavně k přenosu signálů s frekvencemi přesahujícími 1 GHz, které se běžně vyskytují v základnových stanicích 5G, satelitní komunikaci, radarových systémech, leteckých elektronických zařízeních a dalších scénářích. Ve srovnání s běžnými obvodovými deskami se jeho technické překážky odrážejí především ve třech základních ukazatelích:
Nízká dielektrická konstanta a nízký ztrátový činitel
Při vysokofrekvenčním přenosu signálu dielektrická konstanta dielektrického materiálu přímo ovlivňuje rychlost signálu, zatímco ztrátový činitel určuje stupeň energetického útlumu. Například při komunikaci s milimetrovou vlnou 5G, pokud frekvence signálu překročí 28 GHz a hodnota Dk materiálu desky plošných spojů kolísá o 0,1, chyba zpoždění signálu se rozšíří na úroveň nanosekund, což může vést k selhání komunikační linky. Proto desky s vysokofrekvenčními obvody potřebují používat speciální substráty, jako je polytetrafluorethylen a polymery s tekutými krystaly, s hodnotami Dk obvykle řízenými mezi 2,2-3,5 a Df pod 0,001.
Vysoce přesná technologie obrábění
Desky s vysokofrekvenčními obvody často integrují vícevrstvé struktury (obvykle 6–20 vrstev) a přesnost šířky čar a řádkování musí být menší než 50 μm, s průměry slepých/zakopaných otvorů jen 0,1 mm. Vezmeme-li jako příklad moduly radarové antény s fázovaným polem, obvodová deska potřebuje rozmístit tisíce mikropáskových linek na ploše 10 cm ² a dosáhnout propojení mezi vrstvami pomocí procesů laserového vrtání a plazmového leptání s tolerancí chyb menší než 1/10 průměru lidského vlasu.
environmentální stabilita
V extrémních prostředích, jako je letecký a kosmický průmysl, musí vysokofrekvenční desky s obvody odolat teplotním šokům v rozsahu od -55 stupňů do+125 stupňů a izolační odpor by neměl být menší než 10 G Ω za podmínek vlhkosti 95 % relativní vlhkosti. To vyžaduje, aby výrobní společnosti zvládly speciální procesy, jako je vakuové lisování a povrchové potahování (jako je bezproudové pokovování niklovým zlatem), aby se zvýšila odolnost substrátu proti korozi a deformaci.
2, Hlavní výzva výroby vysokofrekvenčních desek plošných spojů-
Výroba vysokofrekvenčních desek plošných spojů je typickým technologicky náročným procesem, který zahrnuje několik interdisciplinárních oborů, jako je věda o materiálech, elektronické inženýrství a přesná výroba. Mezi hlavní výzvy patří:
Výběr a sladění substrátu
Existují významné rozdíly v požadavcích na substrát pro různé frekvenční scénáře. Například zařízení 2,4 GHz Wi-Fi mohou používat substrát z epoxidové skleněné tkaniny FR-4 (Dk ≈ 4,4), zatímco radar s milimetrovými vlnami 60 GHz musí používat materiály Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) nebo TaconicTLY™ Series. Výrobní podniky potřebují vytvořit databázi substrátů pro více kategorií a provádět experimenty, jako je testování dielektrické konstanty a přizpůsobení koeficientu tepelné roztažnosti, aby byla zajištěna kompatibilita mezi materiály a konstrukčními schématy.
Návrh integrity signálu
Vysokofrekvenční signály jsou citlivé na faktory, jako je kožní efekt a elektromagnetická vazba, což vede ke zkreslení signálu. Výrobní podniky potřebují spolupracovat se zákazníky na optimalizaci stohované struktury, jako je použití vestavěného kondenzátoru/induktoru, diferenciálního signálového vedení a dalších technologií. Současně by měl být použit simulační software k predikci ztrát a řízení zpětného útlumu pod -20dB a vložného útlumu pod 0,5dB/in.
Kontrola konzistence procesu
Vezmeme-li jako příklad proces chemického nanášení mědi, stejnoměrnost tloušťky mědi na stěně otvoru vysokofrekvenčních desek plošných spojů musí být řízena v rozmezí ± 5 %. Pokud je místní tloušťka nedostatečná, může to způsobit odraz signálu. Výrobní linka musí být vybavena online zařízením AOI a rentgenovými tloušťkoměry, aby bylo možné sledovat změny v otvoru a tloušťce povlaku v reálném čase a zajistit tak stabilní výtěžnost šaržových produktů.