I høy-elektroniske enheter som 5G-kommunikasjon, autonom drivende millimeterbølgeradar og høyhastighetsbrytere i AI-datasentre, har høyfrekvente høy-trykkkort allerede blitt kjernebæreren som bestemmer stabiliteten til systemsignaloverføring. I motsetning til vanligfr4 kretskortsom kun oppfyller de grunnleggende kretstilkoblingskravene, materialvalg avhøy frekvensog høyhastighets trykte kretskort bestemmer direkte tapskontroll, impedansnøyaktighet og langsiktig-pålitelighet for signaler i GHz-frekvensbåndet. I dag vil vi systematisk bryte ned nøkkellogikken til høyfrekvente og høyhastighets PCB-materialvalg fra kjerneindikatorer, vanlig produktvalg til typiske applikasjonsscenarier.
6 kjerneindikatorer for høyfrekvente og-høyhastighets PCB-materialvalg
Mange ingeniører har en tendens til å falle inn i misforståelsen om "bare å se på merket og ikke parametrene" når de velger materialer. Faktisk er følgende seks indikatorer kjernekriteriene for å bestemme styrets kompatibilitet:
1. Dielektrisk konstant (Dk) og stabilitet: Dette er den mest grunnleggende kjerneparameteren til høyfrekvent platemetall, som krever en lav Dk-verdi og minimale svingninger med temperatur og frekvens. I høyfrekvente scenarier bør Dk-toleransen kontrolleres innenfor ± 0,1 for å unngå ukontrollerbare signaloverføringshastighetsavvik. For eksempel er Dk of Rogers RO4350B-kortet stabilt kontrollert til 3,48, med svingninger på mindre enn ± 2 % innenfor et bredt temperaturområde på -50 grader til 150 grader, og oppfyller fullt ut de harde miljøkravene til kjøretøyradar.
2. Dielektrisk tapsfaktor (Df): Den bestemmer direkte energitapet til signalet under overføring. I høyfrekvente scenarier over 10GHz, må Df-verdien kontrolleres under 0,005 for å unngå problemet med overdreven amplitudedemping og utilstrekkelig signal-til-støyforhold for høyfrekvente signaler etter lang-ledningsledning. Df på vanlig FR-4-kort er vanligvis over 0,02, noe som er fullstendig uegnet for høyhastighets SerDes-signaloverføring over 25 Gbps.
3. Koeffisient for termisk ekspansjon (CTE)-tilpasning: Høyfrekvente høy-trykte kretskort kommer ofte med fler-lags tykke kobberdesign, og Z--aksens termiske ekspansjonskoeffisient til kortet må matche CTE-egenskapene til kobberfolien. Ellers er feilproblemer som metallisert hullbrudd og feiljustering mellom lag tilbøyelige til å oppstå under flere reflow-loddeprosesser. Høyfrekvente plater av høy kvalitet vil bli modifisert gjennom keramisk fyllingsteknologi for å kontrollere Z--aksen CTE innenfor 30 ppm/grad, noe som i stor grad forbedrer den langsiktige-påliteligheten til fler-lagskort.
4. Kobberfolieruhet: Ved høyfrekvent signaloverføring vil hudeffekten få strømmen til å konsentrere seg om et veldig tynt lag på overflaten av kobberfolien. For stor kobberfolieruhet vil øke ledertapet betydelig. Høyfrekvente og høyhastighets trykte kretskort vil bruke lavprofil kobberfolie (HVLP) for å kontrollere overflateruhet innenfor 0,2 μm, noe som kan redusere ledertapet med mer enn 30 % i millimeterbølgefrekvensbåndet.
5. Vannabsorpsjonshastighet: Etter å ha absorbert vann, vil ensartetheten til kortets dielektriske konstant endres direkte, noe som resulterer i plutselige impedansendringer og økt signaltap. I høyfrekvente scenarier kreves det at platens vannabsorpsjonshastighet er mindre enn 0,1 %. PTFE-baserte høyfrekvente materialer yter mye bedre enn vanlige epoksyharpikssubstrater i denne indikatoren.
6. Termisk ledningsevne: I scenarier som 5G RF-forsterkere og AI-akselerasjonskort er den lokale varmeflukstettheten til høyfrekvente og høyhastighets trykte kretskort ekstremt høy, og krever en termisk ledningsevneskoeffisient på 0,8 W/m · K eller høyere for substratet. Noen strømscenarier krever til og med bruk av kort med høy varmeledningsevne med en varmeledningskoeffisient som overstiger 2W/m · K for å unngå signaldrift forårsaket av lokal overoppheting.
Mikronanobrikke høyhastighets-emballasje kretskort: spesielt tilpasset for høyfrekvente digitale signaler og optoelektroniske enheters integreringsscenarier, avhengig av mikronano-nivå-emballasjeteknologi for å oppnå ekstremt høy sammenkoblingsnøyaktighet, yter utmerket i høyhastighetssignaloverføring av 100G optiske moduler til printkort og reflektering av signalkretskortets problem og reflektering av signalkretskortet.
14-lags 4 oz tykt kobberspolekort: utviklet for scenarier med trådløs lading og høy-RF-moduler i nye energikjøretøyer, ved bruk av tykt kobber høyfrekvent substrat kombinert med blandet trykkteknologi for å føre høy strøm samtidig som det sikrer lavt tapsoverføring av høy-frekvente signaler, og løser industriens smertepunkt med høyfrekvente signaler med høyfrekvent balanse{4}.
Rogers blandet trykk flerlagskort: Ved å blande høyfrekvente materialer som RO4350B med vanlige fr4-materialer mellom lag, brukes lavtap høyfrekvente substrater i nøkkelsignallaget, og høy termisk ledningsevne fr4 brukes i kraft- og jordlagene. Dette reduserer de totale tavlekostnadene betraktelig samtidig som det sikrer høy-frekvensytelse, og er for tiden den vanlige valgløsningen for 5G-makrobasestasjons RF-kort.
Utvalgslogikk for typiske bruksområder
Utvalget av høyfrekvente og-høyhastighets PCB-materialer i forskjellige bransjer har helt forskjellige fokus, og jo høyere ytelse kortet har, jo mer egnet er det.
Innen 5G-kommunikasjon foretrekkes Rogers RO4000-seriens keramiske fyllplater for basestasjonsantenner og RF-frontmoduler for å balansere dielektrisk stabilitet og prosesseringskompatibilitet; 200G/400G høyhastighetssvitsjbakplanet i datasenteret vil bruke ekstremt lav Df høyhastighetssubstrater som Panasonic Megtron 7, med fokus på å kontrollere overføringstapet av serielle signaler over 25 Gbps.
Innen bilelektronikk: 77GHz millimeterbølgeradar må bruke høyfrekvente kort med en dielektrisk konstant temperaturkoeffisient på mindre enn 50 ppm/grad for å sikre at radardeteksjonsområdet ikke svinger betydelig innenfor kjøretøyets fulle temperaturområde på -40 grader til 85 grader; PCB-en til den bilmonterte høyhastighets-gatewayen vil bruke modifisert høyfrekvent fr4-kort, som balanserer kostnad og signalintegritet, samtidig som det oppfyller pålitelighetskravene til IATF16949-standarder for biler.
Innenfor romfart og forsvar foretrekkes høyfrekvente trykte kretskort med PTFE-substrat for satellittkommunikasjonsutstyr, radarjammere og andre scenarier. De opprettholder stabil dielektrisk ytelse i ekstreme rommiljøer og motstår sterke vibrasjonspåvirkninger gjennom spesielle forsterkningsprosesser mellom lag.
Innen medisinsk og testing av instrumenter krever høyfrekvente trykte kretskort for MRI RF-spoler, spektrumanalysatorer og annet utstyr ekstremt høy ensartethet av dielektrisk konstant. Importerte høyfrekvente-høyfrekvenstavler velges vanligvis for å unngå testresultatavvik forårsaket av ujevne lokale parametere for brettet.
fr4 kretskort, høyfrekvent PCB