V dnešní rychle se rozvíjející bezdrátové komunikaci, 5G a radarové aplikace se složitost konstrukce RF obvodů každým dnem zvyšuje. Nadměrné útlum signálu však může přímo vést k nedostatečnému rozpočtu na systémové spojení, zkrácenou komunikační vzdálenost a zvýšení míry bitové chyby. Výběr vhodného materiálu substrátu je výchozím bodem k vyřešení tohoto problému aPTFEList (polytetrafluoroethylen) je bezpochyby jedním z nejvýznamnějších zástupců.
1, hlavní příčina ztráty PCB: nejen ztráta vodiče
Obvykle rozdělujeme ztráty PCB na dvě hlavní části:
Ztráta vodiče: Tepelná ztráta způsobená odporem vodiče (zejména účinku kůže při vysokých frekvencích), když proud proudí v drátu. Drsnost povrchu měděné fólie je klíčovým faktorem ovlivňujícím ztrátu vodiče. Hrubý povrch mědi zvyšuje účinnou délku proudové cesty, čímž se prohlubuje ztrátu.
Dielektrická ztráta: Toto je primární zdroj ztrátyvysokofrekvenčníAplikace. Je to energie generovaná a spotřebovaná polarizací a třením molekul v dielektrických materiálech pod působením střídavého elektrického pole. Jeho velikost je určena klíčovým parametrem tečné ztráty (DF nebo Tan δ). Čím vyšší je hodnota DF, tím větší je dielektrická ztráta.
Pro obyčejnéFR-4Materiály, jejich hodnota DF je obvykle kolem 0,02, což může vést k nepřijatelným ztrátám ve frekvenčním pásmu nad GHz. K dosažení vynikajícího výkonu v návrhu RF obvodu musí být vybrány specializované materiály s extrémně nízkými hodnotami DF.
2, proč je deska PTFE ideální volbou pro RF aplikace?
Deska PTFE se stala základním kamenem vysoce výkonného designu RF obvodů díky svému vynikajícímu vysokofrekvenčnímu výkonu.
Extrémně nízká dielektrická ztráta (DF): Hodnota DF čistého materiálu PTFE je extrémně nízká (může být až 0,0009), mnohem lepší než FR-4. To znamená, že útlum energie generované samotným médiem během přenosu signálu je velmi malé a sílu signálu lze maximálně udržovat.
Stabilní dielektrická konstanta (DK): Hodnota DK ptfe listu se mění velmi málo s frekvencí a může udržovat vysokou konzistenci mezi různými šaržemi. To je zásadní pro dosažení přesné kontroly impedance, zabránění odrazu signálu a zkreslení způsobené fluktuacemi DK.
Vynikající tepelná stabilita: Materiál PTFE má velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti, který může udržovat stabilní elektrické a mechanické vlastnosti v širokém teplotním rozsahu, což zajišťuje spolehlivost produktu v různých prostředích.
Mezi běžné komerční listy PTFE patří Rogers 'RO3000 ®, Ro4000® Series a Taconic's TY Series atd. Tyto produkty jsou obvykle plné keramických nebo skleněných vláken v čistě PTFE, aby se zlepšily své mechanické vlastnosti a usnadnily zpracování.
3, praktické body pro výběr a zpracování desek PTFE
Ačkoli listy PTFE mají vynikající výkon, jejich jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti také představují výzvy pro zpracování. Zanedbávání těchto klíčových bodů může také vést k vážné ztrátě PCB nebo selhání produktu.
Vrtání a metalizace díry: Materiál PTFE je relativně měkký a náchylný k „vrtání znečištění“ během vrtání. Optimalizované parametry vrtání a frézování a přísné desmear chemické procesy jsou nutné k zajištění stěn čistých otvorů, dosažení dobré metalizace díry a zabránění problémům s propojení spolehlivosti.
Adheze měděné fólie: Hladký povrch PTFE není snadné se spojit s měděnou fólií. Speciality na špičkové úrovně PTFE používají ke zvýšení adheze měděné fólie speciální procesy úpravy povrchu (jako je chemické leptání). Během návrhu je vhodné vyhnout se použití velkých ploch měděné fólie v prostředích s těžkými vibracemi, aby se zabránilo delaminaci.
Přesnost kontroly impedance: Právě kvůli stabilnímu DK PTFE jsou vyšší požadavky na přesnost obrábění. Továrna na desce musí přísně ovládat šířku čáry, rozestupy linie a tloušťku dielektrické vrstvy. Jakákoli odchylka ovlivní konečnou hodnotu impedance, čímž se zavede ztráta odrazu signálu.
Absorpce vlhkosti: Některé kompozitní materiály PTFE mají určitý stupeň absorpce vlhkosti. PCB by měla být před montáží pečena, aby se zabránilo delaminaci nebo „explozi desek“ způsobené odpařováním vlhkosti během pájení při reflow při vysokých teplotách.