I avancerade elektroniska enheter som 5G-kommunikation, millimetervågsradar för autonom körning och höghastighetsomkopplare i AI-datacenter har högfrekventa hög-höghastighetstryckta kretskort redan blivit den centrala bäraren som bestämmer stabiliteten i systemsignalöverföringen. Till skillnad från vanligafr4 kretskortsom endast uppfyller de grundläggande kretsanslutningskraven, materialvalet avhög frekvensoch höghastighetstryckta-kretskort bestämmer direkt förlustkontroll, impedansnoggrannhet och långsiktig-tillförlitlighet för signaler i GHz-frekvensbandet. Idag kommer vi systematiskt att bryta ner nyckellogiken för högfrekventa och höghastighets PCB-materialval från kärnindikatorer, vanliga produktval till typiska applikationsscenarier.
6 kärnindikatorer för högfrekvent och hög-höghastighet PCb-materialval
Många ingenjörer tenderar att falla in i missuppfattningen att "bara titta på varumärket och inte parametrarna" när de väljer material. Faktum är att följande sex indikatorer är kärnkriterierna för att bestämma styrelsens kompatibilitet:
1. Dielektrisk konstant (Dk) och stabilitet: Detta är den mest grundläggande kärnparametern för högfrekvent plåt, som kräver ett lågt Dk-värde och minimala fluktuationer med temperatur och frekvens. I högfrekvensscenarier bör Dk-toleransen kontrolleras inom ± 0,1 för att undvika okontrollerbar signalöverföringshastighetsavvikelse. Till exempel är Dk of Rogers RO4350B-kort stabilt kontrollerat på 3,48, med fluktuationer på mindre än ± 2 % inom ett brett temperaturområde på -50 grader till 150 grader, vilket helt uppfyller de hårda miljökraven för fordonsradar.
2. Dielektrisk förlustfaktor (Df): Den bestämmer direkt energiförlusten för signalen under överföring. I högfrekventa scenarier över 10GHz måste Df-värdet kontrolleras under 0,005 för att undvika problemet med överdriven amplituddämpning och otillräckligt signal-till-brusförhållande för högfrekventa signaler efter långa-ledningar. Df för ett vanligt FR-4-kort är vanligtvis över 0,02, vilket är helt olämpligt för höghastighetssändning av SerDes-signaler över 25 Gbps.
3. Matchning av termisk expansionskoefficient (CTE): Högfrekventa kretskort med hög-hastighet kommer ofta med fler-lager tjocka koppardesigner, och Z--axelns termiska expansionskoefficient för kortet måste matcha kopparfoliens CTE-egenskaper. Annars är felproblem såsom metalliserat hålbrott och felinriktning mellan skikten benägna att uppstå under flera återflödeslödningsprocesser. Högkvalitativa högfrekvenskort kommer att modifieras genom keramisk fyllningsteknik för att kontrollera Z--axelns CTE inom 30 ppm/grad, vilket avsevärt förbättrar den långsiktiga-tillförlitligheten hos fler-lagerskivor.
4. Kopparfoliens grovhet: Vid högfrekvent signalöverföring kommer hudeffekten att göra att strömmen koncentreras till ett mycket tunt lager på ytan av kopparfolien. Överdriven grovhet i kopparfolien kommer att avsevärt öka ledarförlusten. Högfrekventa högfrekventa och höghastighetstryckta kretskort kommer att använda lågprofilkopparfolie (HVLP) för att kontrollera ytjämnheten inom 0,2 μm, vilket kan minska ledarförlusten med mer än 30 % i millimetervågsfrekvensbandet.
5. Vattenabsorptionshastighet: Efter vattenabsorbering kommer likformigheten i kortets dielektriska konstant att ändras direkt, vilket resulterar i plötsliga impedansförändringar och ökad signalförlust. I högfrekventa scenarier krävs att plattans vattenabsorptionshastighet är mindre än 0,1 %. PTFE-baserade högfrekventa material presterar mycket bättre än vanliga epoxihartssubstrat i denna indikator.
6. Värmeledningsförmåga: I scenarier som 5G RF-förstärkare och AI-accelerationskort är den lokala värmeflödestätheten för högfrekventa och höghastighetstryckta kretskort extremt hög, vilket kräver en termisk konduktivitetskoefficient för substratet på 0,8W/m · K eller högre. Vissa effektscenarier kräver till och med användning av kort med hög värmeledningsförmåga med en värmeledningskoefficient som överstiger 2W/m · K för att undvika signaldrift orsakad av lokal överhettning.
Mikronanochips-höghastighetsförpackning av tryckta kretskort: speciellt anpassade för högfrekventa digitala signaler och optoelektroniska enheters integrationsscenarier, förlitar sig på mikronano-nivåförpackningsteknik för att uppnå extremt hög sammankopplingsnoggrannhet, presterar utmärkt i hög-signalöverföring av 100G optiska moduler vid kretskortsproblemet och reflekterar signalkretskortets problem mellan kretskort och reflekterande kretskort.
14 lager 4 oz tjockt kopparspolkort: utvecklat för scenarierna med trådlös laddning och hög-RF-moduler i nya energifordon, med tjockt kopparhögfrekvent substrat kombinerat med blandad tryckteknik för att överföra hög ström samtidigt som det säkerställer lågförlustöverföring av hög-frekventa signaler, vilket löser industrismärtpunkten för högfrekvenssignaler med högfrekvent balans{4}.
Rogers flerskiktskort med blandat tryck: Genom att blanda högfrekventa material som RO4350B med vanliga fr4-material, används lågförlust hög-frekventa substrat i nyckelsignallagret och hög värmeledningsförmåga fr4 används i kraft- och jordlagren. Detta minskar den totala kortkostnaden avsevärt samtidigt som det säkerställer hög-frekvensprestanda och är för närvarande den vanliga vallösningen för 5G makrobasstations RF-kort.
Urvalslogik för typiska applikationsområden
Valet av högfrekventa och-höghastighets-PCB-material i olika branscher har helt olika fokus, och ju högre prestanda kortet har, desto mer lämpligt är det.
Inom området 5G-kommunikation föredras Rogers RO4000-seriens keramiska utfyllnadsplåtar för basstationsantenner och RF-frontmoduler- för att balansera dielektrisk stabilitet och bearbetningskompatibilitet; Bakplanet för 200G/400G hög-växel i datacentret kommer att använda extremt låg Df höghastighetssubstrat som Panasonic Megtron 7, med fokus på att kontrollera överföringsförlusten av seriella signaler över 25 Gbps.
Inom fordonselektronik: 77GHz millimetervågsradar måste använda högfrekvenskort med en dielektrisk konstant temperaturkoefficient på mindre än 50 ppm/grad för att säkerställa att radardetekteringsområdet inte fluktuerar avsevärt inom fordonets hela temperaturområde på -40 grader till 85 grader; PCB för den bilmonterade höghastighetsgatewayen kommer att använda modifierat högfrekvent fr4-kort, som balanserar kostnad och signalintegritet, samtidigt som det uppfyller tillförlitlighetskraven i IATF16949-fordonsstandarder.
Inom flyg- och försvarsområdet är högfrekventa kretskort med PTFE-substrat att föredra för satellitkommunikationsutrustning, radarstörsändare och andra scenarier. De bibehåller stabil dielektrisk prestanda i extrema rymdmiljöer och motstår starka vibrationspåverkan genom speciella mellanskiktsförstärkningsprocesser.
Inom området för medicinska instrument och testinstrument kräver högfrekventa kretskort för MRI RF-spolar, spektrumanalysatorer och annan utrustning extremt hög likformighet av dielektricitetskonstanten. Importerade högfrekventa-högfrekvenskort väljs vanligtvis för att undvika testresultatavvikelser orsakade av ojämna lokala parametrar på kortet.
fr4 kretskort, högfrekvent PCB