고주파 PCB

고주파 PCB란 무엇입니까?

고주파 PCB은(는) PTFE 및 로저스(Rogers) 시리즈와 같은 낮은 유전율(Dk)과 낮은 유전 손실(Df)을 가진 전용 기판을 사용하는 PCB의 일종입니다. 기생 파라미터를 줄이기 위해 엄격한 임피던스 제어와 최적화된 배선이 필요합니다. 고주파 신호 전송 상황을 위해 특별히 설계되었습니다. 300MHz에서 3GHz까지의 주파수 대역을 지원하며, 통신, 군사 산업, 의료 및 소비자 전자기기 분야의 장비와 광범위하게 호환되는 고정밀 인쇄 회로 기판 의료 및 소비자 전자기기.

고주파 PCB의 특성

고주파 통신 회로의 특성은 300MHz에서 3GHz 범위의 고주파 신호 전송 시 낮은 손실, 높은 안정성 및 간섭 저항이라는 세 가지 핵심 요구 사항을 중심으로 설계된다. 각각의 특성은 특정한 재료 선택, 공정 기준 및 적용 가치에 해당한다. 아래에 자세한 설명을 제시한다.

기판의 저손실 특성

고주파 신호가 전송될 때, 기판의 유전 특성으로 인해 에너지 손실이 발생한다. 이것이 고주파 회로와 일반적인 PCB 사이의 핵심 차이점이다.

키 파라미터

· 낮은 유전율(Dk): 유전율은 신호 전송 속도를 결정합니다. Dk 값이 낮을수록 신호 전송 속도가 빠르고 신호 지연이 작아집니다. 고주파 PCB의 Dk 값은 일반적으로 기판에서의 Dk 값은 일반적으로 2.2에서 4.5 사이에서 안정적이며(일반적인 FR-4 기판의 Dk는 약 4.6~4.8), 온도와 주파수가 달라져도 Dk의 안정성을 유지하여 신호 왜곡을 방지해야 합니다.

· 낮은 유전 손실 각도(Df): Df 값은 신호가 기판 내에서 에너지를 잃는 정도를 직접 반영합니다. Df가 낮을수록 손실이 작습니다. 고주파 PCB 기판의 Df 값은 일반적으로 0.002 미만입니다(Df 값은 신호 감쇠를 효과적으로 줄일 수 있어 장거리 및 고주파 신호 전송에 특히 적합합니다.

대표적인 기판

· PTFE(Polytetrafluoroethylene): Dk≈2.1, Df≈0.0009, 내고온성(260℃ 이상), 강한 화학적 안정성을 가지며 군사 산업 및 위성 통신과 같은 고요구 사양 응용 분야에서 최우선 선택입니다.

· 로저스 시리즈(예: RO4350B): Dk≈3.48, Df≈0.0037, 우수한 임피던스 안정성을 제공하며 5G 기지국 및 RF 모듈에 적합합니다.

· 고주파 에폭시 수지 기판: 비용이 낮으며, Dk≈3.5-4.0로 소비자 전자기기의 RF 부품 기본 요구사항을 충족합니다.

고정밀 임피던스 제어 특성

고주파 신호는 임피던스 변화에 매우 민감합니다. 임피던스 불일치는 신호 반사, 정재파 및 왜곡을 유발할 수 있으며, 장비 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

· 임피던스 제어 기준: 고주파 PCB에서 일반적으로 사용되는 임피던스 값은 50Ω 및 75Ω입니다. 임피던스 허용 오차는 ±3%에서 ±5% 이내로 유지되어야 합니다. ±3%에서 ±5% 이내.

· 적용 방법: 선폭, 선간격, 기판 두께, 동박 두께의 네 가지 핵심 파라미터를 정밀하게 설계하고 전자기 시뮬레이션 소프트웨어로 검증함으로써 임피던스 일관성을 확보합니다. 예를 들어, 마이크로스트립 라인 구조의 임피던스 값은 선 폭에 비례하고 기판 두께에 반비례합니다. 목표값에 도달하기 위해 반복적으로 조정해야 합니다. 목표값에 도달합니다.

낮은 기생 파라미터 및 방해 저항 특성

고주파 회로에서 배선의 기생 커패시턴스와 인덕턴스는 추가적인 간섭원을 발생시켜 신호 쌍신호 간섭 또는 전자기 방사(EMI)를 유발할 수 있습니다. 따라서 고주파 PCB는 기생 효과를 줄이기 위해 설계 및 최적화되어야 합니다. 기생 효과를 줄이기 위해 설계 및 최적화되어야 합니다.

낮은 기생 파라미터 설계

· 와이어 길이를 줄이고 회로 라우팅을 줄이고 기생충 인덕턴스를 낮추십시오.

· 신호 라인의 간격을 높이고 기생물 용량을 줄이기 위해 단속 벨트를 사용하십시오.

· 신호와 외부 세계 사이의 전자기 결합을 줄이기 위해 마이크로 스트립 라인 및 리본 라인 등의 특수 전송 라인 구조가 채택됩니다.

전자기 간섭(EMI) 방지 기능

· "보호 구멍"을 형성하고 외부 전자기 간섭을 차단하기 위해 지면 층의 수를 증가시킵니다.

· 민감한 부품에 대해 국부적인 차폐를 수행하여 내부 신호 방사를 줄입니다.

· 전원 공급 및 접지 배치를 최적화하여 전원 노이즈가 고주파 신호에 미치는 영향을 줄임.

탁월한 물리적 특성 및 환경 적응성

고주파 PCB의 응용 시나리오는 산업 제어, 의료, 군사 산업과 같이 엄격한 환경 요건이 있는 분야가 대부분입니다. 따라서 기판 소재와 공정은 추가적인 물리적 성능 요구사항

· 내열성: 일부 기판 재료는 260℃ 이상의 온도를 견딜 수 있어 리플로우 납땜 및 웨이브 납땜 공정 조건을 충족하며 동시에 고온 환경에서 장비의 장기간 운용에 적합합니다.

· 내화학성: 기판 재료는 산·알칼리 및 습기에 대한 저항성을 가져야 하며, 혹독한 환경에서 기판의 박리나 동박의 산화를 방지할 수 있습니다.

· 기계적 안정성: 동박은 기판과 강한 접착력을 가지므로 휘거나 변형되기 어려우며, 진동 및 충격 조건 하에서 장비의 신뢰성을 보장합니다.

높은 제조 정밀 특성

고주파 PCB의 가공 기술 정확도는 일반적인 PCB보다 훨씬 높습니다. 핵심 공정 요구사항에는 다음이 포함됩니다:

· 세밀한 선폭/선간격: 3밀/3밀(0.076mm/0.076mm) 또는 그보다 더 얇은 선폭과 선간격을 구현할 수 있어 고밀도 및 고주파 회로의 배선 요구사항을 충족합니다.

· 정밀 드릴링: 최소 홀 직경이 0.1mm에 도달할 수 있으며, 홀 위치 공차는 ±0.01mm 이내로 제어되어 홀 위치 편차로 인한 임피던스 변화를 방지합니다.

· 표면 처리: 금도금 및 은도금 공정을 주로 채택하여 도체 표면의 신호 손실을 줄입니다 .

코어 기판

기판은 고주파 PCB의 기초이며, 신호 전송 손실과 안정성에 직접적인 영향을 미친다. 주류 유형과 주요 사양은 다음과 같다:

동박 소재

고주파 신호는 피부 효과(skin effect)를 가지므로 동박 선택 시 전도 효율성과 표면 평탄성을 모두 고려해야 합니다:

· 전해동박: 비용이 낮고 표면 거칠기가 적당하여 대부분의 고주파 PCB 상황에 적합합니다.

· 압연동박: 표면이 더 매끄러워서 피부 효과 손실이 적고, 고주파 및 고감도 무선 주파수 장비에 적합함;

· 동박 두께: 일반적으로 1온스(35μm) 또는 ½온스(17.5μm)를 사용함. 얇은 동박은 기생 인덕턴스를 줄여주며 고밀도 고주파 배선에 더 적합함.

표면 처리 재료

고주파 PCB의 표면 처리는 접촉 저항을 줄이고, 동박의 산화를 방지하며, 고주파 신호 전송에 영향을 미치지 않도록 해야 합니다.

· 금도금(ENIG): 매끄러운 표면, 강한 산화 저항성, 낮은 접촉 저항, 고주파 신호 손실에 미치는 영향이 적음. 고정밀 RF 인터페이스에 적합.

· 은도금: 금도금보다 전기 전도성이 우수하고 손실이 낮지만 산화되기 쉬우므로 항산화 코팅과 함께 사용해야 하며, 고주파 마이크로파 회로에 적합함.

· 유기계 납땜 방지막(OSP): 비용이 낮고 공정이 간단하지만 내열성은 평균 수준이며, 비용에 민감한 소비자 전자기기의 고주파 PCB에 적합함.

낮은 신호 감쇠는 신호 전송 품질을 보장합니다.

PTFE 및 로저스(Rogers) 시리즈와 같이 유전율(Dk)과 유전손실(Df)이 낮은 전용 기판을 사용함으로써 300MHz에서 3GHz 범위의 고주파 신호 전송 시 에너지 손실을 효과적으로 줄일 수 있으며, 신호 왜곡을 방지하고 장거리 및 고주파 통신 및 데이터 전송 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.

고정밀 임피던스 제어를 통해 신호 무결성 향상

선폭, 선간격 및 기판 두께를 정밀하게 설계하여 임피던스 허용오차를 ±3%에서 ±5% 이내로 제어함으로써 50Ω/75Ω과 같은 표준 임피던스의 안정적인 매칭을 달성하고 신호 반사 및 정재파 현상을 방지하여 RF 및 마이크로웨이브와 같은 고주파 회로의 신뢰성 있는 작동을 보장합니다.

강력한 간섭 저항 능력을 갖추어 복잡한 전자기 환경에 적합

최적화된 배선 구조(마이크로스트립 라인 및 리본 라인 등)와 다층 접지 설계를 통해 부수적 정전용량과 인덕턴스, 신호 간섭 및 전자기 방사(EMI)를 줄일 수 있습니다. 이와 함께 국소 금속 차폐를 적용하면 외부 전자기 간섭에 저항할 수 있어 산업용 제어 장비 및 의료 기기처럼 전자기 호환성(EMC) 요구 조건이 엄격한 환경에 적합합니다.

탁월한 환경 적응성으로 혹독한 작동 조건을 충족

고주파 전용 기판은 고온 저항성(260℃ 이상), 화학 부식 저항성 및 습기 저항성을 갖추고 있습니다. 안정적인 동박 결합 공정과 결합하여 진동 및 고/저온 순환과 같은 열악한 환경에서도 안정적인 성능을 유지하며 자동차급 및 군사급의 장기간 운용 요구사항을 충족시킵니다. 장비.

높은 집적화를 지원하여 소형화 설계를 가능하게 합니다

3밀/3밀 이하의 미세한 라인 폭 및 간격과 소형 홀 지름의 가공을 지원합니다. 고밀도 배선이 가능하여 RF 모듈 및 5G 기지국 부품과 같은 소형화되고 고도로 통합된 제품의 설계 요구사항을 충족시키며 장비 공간을 절약할 수 있습니다. 모듈 및 5G 기지국 부품, 그리고 장비 공간 절약.