Чуо сам да се многи хардверски инжењери сусрећу са кључним питањем током фазе одабира пројекта: зашто морамо посебно да бирамо РФ плоче за високо{0}}радне РФ сценарије, иако су конвенционалнефр4 штампане плочеможе ли завршити основно ожичење? Оба изгледају као носачи штампаних плоча који носе електронске компоненте, али у стварности постоје суштинске разлике у карактеристикама материјала, логици дизајна, тачности процеса и границама примене. Одабир погрешне плоче може довести до прекомерног губитка сигнала и продужених циклуса отклањања грешака у пројекту, док у тешким случајевима може директно узроковати функционални квар производа и неуспјех у тестирању усаглашености у индустрији.
Основне основне разлике: свеобухватна диференцијација од материјала до перформанси
1. Логика избора супстрата је потпуно другачија
Огромна већина конвенционалних штампаних плоча користи фр4 епоксидне стаклене подлоге, које су најчешће коришћене плоче опште-намене у електронској индустрији. Ослањају се на епоксидну смолу као везивно средство, са ниском ценом и јаком компатибилношћу обраде, потпуно прилагођавајући се потребама велике већине ниско{3}}дигиталних кола и обичних аналогних кола. Међутим, његова диелектрична константа (Дк) има лошу стабилност, значајно флуктуира са температуром и фреквенцијом и има висок фактор диелектричног губитка (Дф). У сценаријима високе{6}}фреквенције изнад 100МХз, енергија сигнала брзо опада, чинећи га неспособним да испуни захтеве преноса РФ сигнала.
РФ плоче морају користити специјализоване ниске губиткевисока фреквенцијаподлоге. Тренутно, главне плоче у индустрији су подељене у три категорије:
(1) Политетрафлуороетиленска (ПТФЕ) супстрат: Репрезентативни модели укључују Рогерс РТ/дуроид 5880 и Таицони ТЛИ серију, са изузетно јаком стабилношћу диелектричне константе и малим губитком диелектрика, посебно дизајниран за милиметарске таласе ултра-високих фреквенција изнад 2ГХз;
(2) Керамички супстрат за пуњење од угљеничне водоник смоле: Репрезентативни модели укључују Рогерс РО4350Б и Исола И-Тера МТ40, који постижу одличан баланс између перформанси, обрадивости и цене. То је тренутно најшире коришћена главна РФ плоча у областима 5Г базних станица и аутомобилске електронике;
(3) Модификован фр4 супстрат високих-перформанси: Репрезентативни модел је Исола ФР408ХР, који у великој мери оптимизује Дк/Дф параметре у поређењу са обичним ФР-4. Трошкови се могу контролисати и погодни су за неосновне РФ сценарије осетљиве на трошкове од 2,4 ГХз до 6 ГХз.
2. Захтеви за пројектовање и тачност процеса се веома разликују
Основни дизајн конвенционалне плоче је да се комплетирају електричне везе, све док је ожичење осигурано да је укључено и искључено и да испуњава основни капацитет струје. Не постоји обавезан захтев за контролу импедансе, а толеранција за толеранцију ширине ожичења и тачност међуслојног поравнања је висока.
Срж дизајна РФ штампаних плоча је осигурање интегритета сигнала, што захтева строгу контролу карактеристичне импедансе преносног вода током целог процеса. Индустријски стандард је 50 Ω или 75 Ω, а захтев за девијацијом импедансе се контролише унутар ± 2% до ± 3%. Приликом пројектовања потребно је пратити принцип „најкраћег пута ожичења“, одржавати интегритет референтне равни уземљења током целог процеса и постићи заштиту и изолацију кроз густо уземљење преко низа како би се избегло цурење зрачења сигнала и преслушавање између суседних ожичења. Захтеви за контролу храпавости бакарне фолије, толеранције дебљине диелектричног слоја и паразитних параметара кроз-рупе током производног процеса су изузетно строги, а процесне могућности обичних фабрика штампаних плоча не могу да покрију стандарде производње тако високих-плоча.
Типични примери производа
Репрезентативни производи конвенционалних плоча
Индустријска контролна плоча од 8 слојева фр4 висока-плоча: користећи подлогу високог ТГ фр4, подржавајући бакарне жице дебљине 4 оз, може да носи велика струјна оптерећења у сценаријима индустријске контроле, широко се користи у обичним индустријским роботским контролерима и контролним плочама за паметне куће, са контролисаним трошковима и јаком стабилношћу у масовној производњи.
|
|
14-слојна плоча од М6 материјала: Припада фр4 вишеслојној плочи високих{2}}перформанси, која такође има одређену-могућност преноса сигнала велике брзине. Обично се користи у главном контролном колу матичних плоча сервера потрошачке електронике и обичних сигурносних камера, и представља главни избор у тренутном пољу дигиталних кола.
|
|
4 слоја обичне контролне плоче кућних апарата: коришћење јефтине ФР-4 подлоге, једноставан процес, изузетно ниска цена масовне производње, погодна за основне потребе контроле беле технике и мале потрошачке електронике.
Репрезентативни производ РФ штампаних плоча
Унивелл Цирцуитс 16 слојева РО4350Б+РО4450Ф плоча са слијепим отвором: користећи Рогерс високо-технологију мјешовитог напона, резидуална гомила се контролише унутар 50,8 μм, прецизност импедансе може да достигне ± 2%, специјално дизајнирана за 5Г Суб-6ГХз базну станицу са излазном станицом од 4 ГХз, може имати базну станицу од 4 ГХз губитак при уметању мањи или једнак 0,4дБ/100мм;
|
|
77ГХз аутомобилски радар са милиметарским таласима ПТФЕ РФ плоча: Направљен од ПТФЕ супстрата, са храпавости микротракасте линије Ра мањом или једнаком 0,08 μм, одступање импедансе мање или једнако ± 2%, укупна величина контролисана унутар 50 мм × 50 мм, испуњавајући захтеве за заштиту од вибрација возила од 2000 Хз
|
|
РФ плоча за сателитску комуникацију заснована на ПИ: коришћењем полиимидне високо{0}}подлоге, опсег радне температуре покрива -60 степени ~125 степени, МТБФ (средње време између кварова) веће или једнако 100000 сати и може стабилно да преноси 15ГХз РФ сигнале у екстремним свемирским окружењима.
Подручја примене
Конвенционалне плоче, са зрелим процесима и изузетно високом {0}ефикасношћу, покривају огромну већину сценарија ниске{1}}нискофреквентне, не РФ опште{2}}намене:
У области потрошачке електронике: обична контролна плоча кућних апарата, део дигиталног кола паметних носивих уређаја, не РФ контролна плоча паметне куће
Индустријско контролно поље: обични ПЛЦ контролери, плоче за погон за индустријске роботе, непрецизне индустријске сензорске плоче за обраду сигнала
Поље безбедности потрошача: главна контролна табла за обичне камере, неРФ контролно коло за системе контроле приступа
РФ плоче су основни производи у сценаријима високе{0}}фреквентности, са основним апликацијама концентрисаним у областима које захтевају изузетно висок квалитет преноса сигнала:
Поље бежичне комуникације: РФ јединица базне станице 5Г/6Г, РФ модул ВиФи 7 рутера, опрема за сателитску комуникацију
Поље аутомобилске електронике: радар милиметарских таласа од 77 ГХз, Т-БОКС РФ коло постављено на возило, Блуетоотх/5Г комуникациони модул за аутомобилску индустрију
Ваздухопловство и одбрамбена поља: ваздушна радарска РФ табла, ракетни комуникациони модул, плоча за пријем сигнала за сателитску навигацију
Област медицинске опреме: коло за пренос сигнала за плочу магнетне резонанце РФ завојнице и опрему за високо{0}}опрему за терапију високе фреквенције
Практични предлози индустрије селекције
Немојте слепо следити „плоче високих перформанси“: Ако је радна фреквенција вашег пројекта испод 100МХз и не постоје строги захтеви за контролу импедансе, коришћење обичне фр4 плоче може у потпуности да задовољи ваше потребе. Насилно бирање ПТФЕ плоча високе фреквенције само ће повећати трошкове за 3-5 пута и неће имати практичну вредност;
Немојте користити обичан фр4 да бисте „израчунали бројеве“ у РФ сценаријима: Многи инжењери покушавају да користе обичне фр4 уместо високо{2}}плоча у РФ пројектима изнад 2 ГХз како би смањили трошкове. Међутим, ово на крају доводи до проблема као што су превелики губитак сигнала, недовољна удаљеност комуникације и хармонијске сметње, што може значајно повећати укупне трошкове отклањања грешака у пројекту, па чак и неуспешно тестирање сертификације.
фр4 штампане плоче, високе фреквенције