פסקי PCB בתדר גבוה

מהי פלת PCB בתדר גבוה?

פסקי בתדר גבוה הוא סוג של פסקי המשתמש בחומרי גלם מיוחדים עם קבוע דיאלקטרי נמוך (Dk) ואיבוד דיאלקטרי נמוך (Df), כגון סדרת PTFE ו-Rogers. נדרשת שליטה מחמירה בהתנגדות והדרכה אופטימלית כדי להפחית פרמטרים זדוניים. הוא מעוצב במיוחד למקרים העוסקים בהעברת אותות בתדר גבוה בתחום תדרים של 300 מ"הרץ עד 3 ג'יגה הרץ. לוחות חיבורים מודפסים עמידים במיוחד ותואמים לציוד בתחומים שונים כמו תקשורת, תעשייה צבאית, רפואתית טיפול, ואלקטרוניקה לצרכן.

מאפייני לוחות חיבורים מודפסים בתדר גבוה

מאפייני מעגלים בתדר גבוה מתוכננים בהתאם לשלושה דרישות ליבה: איבודים נמוכים, יציבות גבוהה ועמידות בפני הפרעות, בהעברת אותות בתדר גבוה בטווח של 300 מ"הרץ עד 3 ג'יגה הרץ. לכל מאפיין יש בחירת חומרים, סטנדרטים ייצור וערכים יישומיים מדויקים. להלן פירוט מפורט:

מאפיין האיבודים הנמוכים של התשתית

בעת העברת אותות בתדר גבוה, מתרחשת איבוד אנרגיה עקב תכונות הדיאלקטריות של התשתית. זהו ההבדל המרכזי בין מעגלים בתדר גבוה לבין לוחות חיבורים מודפסים רגילים.

פרמטרים מרכזיים

· קבוע דיאלקטרי נמוך (Dk): הקבוע הדיאלקטרי קובע את מהירות העברת האות. ככל שערך ה-Dk נמוך יותר, מהירות העברת האות גבוהה יותר והשהייה קטנה יותר. ערך ה-Dk של פסיבי PCB בתדר גבוה נמצא בדרך כלל בתחום יציב של 2.2 עד 4.5 (ה-Dk של מצעי FR-4 נפוצים הוא כ-4.6 עד 4.8), וחשוב להבטיח יציבות של ה-Dk בدرجות חום ובתדרים שונים כדי למנוע עיוות האות.

· משיק איבוד דיאלקטרי נמוך (Df): ערך ה-Df משקף ישירות את איבוד האנרגיה של האות בתווך. ככל שה-Df נמוך יותר, כך האיבוד קטן יותר. ערך ה-Df של חומרי הבניין של פסיבי PCB בתדר גבוה הוא לרוב פחות מ-0.002 (ה-Df של fR-4 רגיל הוא בערך 0.02), מה שמפחית באופן יעיל את דעיכת האות, ומתאים במיוחד להעברת אותות בתדר גבוה ולמרחקים ארוכים.

מצע טיפוסי

· PTFE (פוליטטרהפלואורואתילן): Dk≈2.1, Df≈0.0009, עמידות לחום גבוה (מעל 260° צלזיוס), יציבות כימית חזקה, נחשב לבחירה הראשונה בסצנות דרמטיות כמו תעשייה צבאית ותקשורת לוויינים.

· סדרת Rogers (כגון RO4350B): Dk≈3.48, Df≈0.0037, עם יציבות אימפדנס מעולה, מתאימה לתחנות בסיס 5G ולמודולי RF.

· לוח רזין אפוקסי לתדרים גבוהים: עלות נמוכה יותר, Dk≈3.5-4.0, עומד בדרישות הבסיסיות של רכיבי RF באלקטרוניקה לצרכנים.

מאפייני בקרת אימפדנס בדיוק גבוה

סיגנלים בתדר גבוה מאוד רגישים לשינויים באימפדנס. אי התאמת אימפדנס יכולה לגרום לשיקוף סיגנלים, גלים עומדים והעיוות, מה שמשפיע ישירות על ביצועי הציוד.

· תקנים של בקרת אימפדנס: ערכי אימפדנס נושרים בשימוש ב-PCBS תדר גבוה הם 50Ω ו-75Ω. סובלנות האימפדנס אמורה לה контролל בתוך ±3% עד ±5%.

· שיטת יישום: על ידי עיצוב מדויק של ארבעה פרמטרים מרכזיים - רוחב קו, ריווח בין קווים, עובי תשתית, ועובי פולי נחושת, ואישור באמצעות תוכנת סימולציה אלקטרומגנטית, מבטיח עקיבות עיכוב. למשל, ערך העיכוב של מבנה קו מיקרו-סטריפ הוא פרופורציוני ישר לרוחב הקו ויחס הפוך לעובי התשתית. יש להתאים שוב ושוב כדי להגיע לערך היעד.

פרמטרים זרניים נמוכים ומאפיינים נגד הפרעות

במעגלים בתדר גבוה, הקיבול וההשראות הזרניים של החוטים יכולים ליצור מקורות הפרעה נוספים, מה שגורם להפרשת אותות או קרינה אלקטרומגנטית (EMI). לכן, יש לעצב PCBs בתדר גבוה ולאפטמז אותם כדי לצמצם את האפקטים הזרים.

עיצוב עם פרמטרים זרניים נמוכים

· קיצור אורך החוטים, 줄يل מסלולים עקיפים והפחתת השראות זרה;

· הגדלת המרחק בין קווי האות או שימוש בשורת בידוד ארקה כדי להפחית קיבול זר;

· אימוץ מבני העברה מיוחדים כגון קווי מיקרו-סטריפ או קווי סרט כדי להפחית את הקישור האלקטרומגנטי בין האותות לסביבה החיצונית;

יכולת עמידות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI)

· הגדלת מספר שכבות הארקה כדי ליצור "חדר שיקוף" ולחסום הפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות;

· ביצוע שילוט מקומי על רכיבים רגישים כדי להפחית קרינה פנימית של אותות;

· אופטמיזציה של סידור אספקת החשמל והארקה כדי להפחית את השפעת הרעש של אספקת החשמל על אותות בתדר גבוה.

מאפיינים מצוינים של התאמה פיזית וסביבתית

תרחישי השימוש של פסקי PCBS בתדר גבוה הם בעיקר בתחומים עם דרישות סביבתיות חמורות, כגון בקרת ת industri, רפואה ותעשייה צבאית. לכן, חומר הבסיס והתהליך חייבים לעמוד ב דרישות נוספות לביצועים פיזיים

· עמידות לחום: חלק מהחומרים הבסיסיים יכולים לעמוד בטמפרטורות שמעל 260℃, לעמוד בדרישות עיבка של לחימצון בזר ובלחיצת גל, ובמקביל להיות מתאימים ל פעולה ממושכת של ציוד בסביבות חמות.

· עמידות כימית: החומר הבסיסי חייב להיות בעל מאפיינים של עמידות לחומצות ולقلים ולעמידות ללחות, כדי למנוע התנתקות של החומר הבסיסי וחמצון של פולי נחושת בסביבות קשות.

· יציבות מכנית: הפלטינה של הנחושן מצמידה חזק למשטח, מה שמפחית את הסיכוי לעיוות או עיוות, ומבטיחה את אמינות הציוד בתנאי רעידה ומכה.

מאפייני דיוק גבוה בייצור

דיוק טכנולוגיית העיבוד של PCB תדר גבוה גבוה בהרבה מזה של PCB רגיל. דרישות התהליך המרכזיות כוללות:

· רוחב קו דק/מרווח בין קווים: ניתן להשיג רוחב קווים ומרווחים של 3מיל/3מיל (0.076מ"מ/0.076מ"מ) או אפילו פחות, כדי לעמוד בדרישות חיווט של מעגלים בעלי צפיפות גבוהה ותדר גבוה.

· חיקור מדויק: קוטר החור המינימלי יכול להגיע ל-0.1מ"מ, והסובלנות במיקום החור מוגדרת בתוך ±0.01מ"מ, כדי להימנע משינויי אימפדנס הנובעים מסטיית מיקום החור.

· טיפול במשטח: תהליכי ציפוי זהב וציפוי כסף מומששים ברוב המקרים כדי להפחית איבד SIGNAL על פני השטח של המוליך .

סבלית ליבה

הסבלית היא הבסיס של פסקי תדר גבוה ומושפעת ישירות מאובדן העברה של האות והיציבות. הסוגים והפרמטרים הנפוצים ביותר הם כדלקמן:

חומר פליטת נחושת

סיגלי תדר גבוה מראים אפקט עורה, ולכן בחירת פלטינה נחושן צריכה לקחת בחשבון גם את היעילות של הולכת החשמל וגם את שטח הפנים השטוח:

· פלטינה נחושן אלקטרוליטית: נמוך בעלות, מדרדרות בינונית, מתאימה לרוב תרחני PCB בתדר גבוה;

· פולי נחושל מתוחם: משטח חלק יותר, אובדן אפקט עור נמוך יותר, מתאים לציוד תדר גבוה ותדר רדיו בעל רגישות גבוהה;

· עובי פולי נחושל: נושע ב обычно 1oz (35μm) או ½oz (17.5μm). פולי נחושל דק יכולים להפחית אינדוקציה פרזיטית ויותר מתאימים לחיווט צפוף בתדר גבוה.

חומרים לטיפול בשטח

טיפול בשטח של PCB בתדר גבוה צריך להפחית את התנגדות הקשר, למנוע חמצון של פולי התכת ולמנוע השפעה על העברת אותות בתדר גבוה

· ע plated זהב (ENIG): משטח חלק, עמידות חזקה בפני חמצון, התנגדות מגע נמוכה, השפעה מינימלית על אובדן אותות בתדר גבוה, מתאים לממשקים RF בעלי דיוק גבוה.

· ציפוי אבץ: בעל מוליכות חשמלית טובה יותר מאשר ציפוי זהב, עם אובדן נמוך יותר, אך הוא נוטה לחמוץ ודורש שילוב עם שכבת הגנה אנטי-חמצונית. מתאים ל המעגלים מיקרוגל בתדר גבוה.

· מסך לחימצון אורגני (OSP): בעל עלות נמוכה ותהליך פשוט, אך עמידות החום שלו ממוצעת. מתאים ל-PCB בתדר גבוה באלקטרוניקה לצרכן שרגישת לעלות.

השפלת דעיכת האות מבטיחה איכות העברה

באמצעות שימוש בתשתיות ייעודיות עם קבוע דיאלקטרי נמוך (Dk) ואיבוד דיאלקטרי נמוך (Df), כגון PTFE וסדרת Rogers, ניתן לצמצם באופן יעיל את איבוד האנרגיה של אותות בתדר גבוה בטווח של 300 MHz עד 3 GHz במהלך העברה ניתן למנוע עיוות אותות, ול đápota על דרישות תקשורת ומעבר מידע למרחקים ארוכים ובתדר גבוה.

שליטה בערובה מדויקת משפרת את שלמות האות

על ידי עיצוב מדויק של רוחב הקו, ריווח בין הקווים ועובי התשתית, ניתן לשלוט בגבולות הערובה בתוך טווח של ±3% עד ±5%, להשיג התאמה יציבה של ערכים סטנדרטיים של ערובה כמו 50Ω/75Ω, ולמנוע החזרות אותות ופנומני גל עומד, וכן להבטיח פעילות אמינה של מעגלים בתדר גבוה כגון RF ומיקרוגל.

יכולת עמידה חזקה בהפרעות, מתאימה לסביבות אלקטרומגנטיות מורכבות

המבנה המואם של החיווט (כגון קווים מיקרו-סטריפ וקווים רביוניים) ועיצוב הקרקע הרב-שכבתי יכולים להפחית קיבול זר, השראות זרה, הפרעות בין אותות וקרינה אלקטרומغנטית (EMI). בשילוב עם שילוט מתכת מקומי, ניתן לעמוד בהפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות ומותאם לתרחישים הדורשים תאימות אלקטרומגנטית גבוהה, כגון ציוד בקרה תעשייתי וכלים רפואיים.

תאימות סביבתית מצוינת, התמודדות עם תנאי עבודה קיצוניים

סובסטרט תדר גבוה ייעודי מאפיין עמידות לחום גבוה (מעל 260° צלזיוס), עמידות לתזוזה כימית ועמידות לחות. בשילוב עם תהליך הדבקת פוליין נחושת יציב, ניתן לשמור על ביצועים יציבים בסביבות קשות כגון רעידות ומחזורי טמפרטורה גבוהים ונמוכים, ולעמוד בדרישות הפעלה ארוכות טווח ברמה אוטומotive וברמה צבאית הציוד.

תמיכה באינטגרציה גבוהה מקלה על עיצוב ממוזער

תומך בעיבוד של רוחבי קווים ומרווחים דקים בגודל 3מיל/3מיל ומטה, וכן בקטרים קטנים של חורים. ניתן להשיג חיווט בצפיפות גבוהה, המקיים את דרישות העיצוב של מוצרים ממוזערים ובאינטגרציה גבוהה כגון מודולי RF רכיבי תחנות בסיס 5G, וחוסך בשטח ציוד.