Płytka PCB wysokiej częstotliwości FR4

Arkusz danych

• Model: PCB wysokiej częstotliwości
  

• Materiał: materiały PCB o wysokiej częstotliwości

• Norma jakości: IPC 6012 klasa 2
  

• PCB wysokiej częstotliwości dk: 2,0 -1,6
  
• Warstwy: 1 warstwa PCB-36 warstw PCB
  
• Thickness:0.254mm-12mm
  
• Grubość miedzi: miedź bazowa 0,5 uncji/1 uncja
  
• Technologia powierzchni: srebro, złoto, OSP
  
• Proces specjalny: materiał mieszany, rowek schodkowy
  
• Zastosowanie: PCB wysokiej częstotliwości, antena mikropaskowa
  
  
  

Dlaczego potrzebujemy płytek PCB wysokiej częstotliwości?

Obwody elektroniczne zachowują się bardzo różnie przy wysokich częstotliwościach. Wynika to głównie ze zmiany zachowania elementów pasywnych (rezystorów, cewek i kondensatorów).

Ma również działanie pasożytnicze na następujące elementy: 

• Składniki aktywne
  

• Ścieżki PCB

• Wzory uziemienia
  

Sygnały są wrażliwe na szum i mają znacznie węższą tolerancję impedancji w porównaniu z konwencjonalnymi płytkami drukowanymi. Sygnały między dwoma obiektami zawsze byłyby zakłócane z powodu szumu spowodowanego wysoką częstotliwością. Wymaga to więcej energii, więc fala o wyższej częstotliwości ma więcej energii niż fala o niższej częstotliwości i tej samej amplitudzie.

Wybór materiału na płytki PCB wysokiej częstotliwości

Do produkcji płytek PCB wysokiej częstotliwości potrzebne są specjalne materiały, które dają sygnały o dużej prędkości. Niektóre materiały są następujące:

• Rogers 4350B HF: Podobnie jak FR4, materiał ten ma również niski koszt produkcji. Zapewnia również doskonałą stabilność wymiarową.

• Taconic TLX: Materiał ten składa się z włókna szklanego PTFE, jest fizycznie stabilnym materiałem zapewniającym najlepsze właściwości termiczne, mechaniczne i elektryczne. Jednak jedynym problemem jest to, że jest trudny do wyprodukowania.
  
• Taconic RF-35 Ceramic: Jest to niedrogi materiał wykonany z PTFE i szkła wypełnionego ceramiką. Jest łatwy w produkcji, ale ma umiarkowaną wytrzymałość na odrywanie, doskonałe parametry elektryczne, a także niskie rozpraszanie mocy.
  
• Rogers RO3001: Składa się z warstwy wiążącej o stosunkowo niskiej stałej dielektrycznej. Jest także bardzo odporna na chemikalia i wysokie temperatury.
  
• ARLON 85N: ARLON 85N ma bardzo wysoką odporność termiczną. Wykonany jest z czystej żywicy poliamidowej.
  

Charakterystyka różnych materiałów PCB o wysokiej częstotliwości

• Płytka PCB wysokiej częstotliwości FR-4

  Cechy: W oparciu o normę FR-4, w tym materiale zastosowano modyfikowaną żywicę o stałej dielektrycznej (Dk) 3,8-4,5, współczynniku rozproszenia (Df) 0,015-0,025 i doskonałej odporności na temperaturę (Tg ≥ 170°C). Jego koszt jest tylko o 20%-30% wyższy niż standardowego FR-4. 

  Zastosowania: Urządzenia wysokiej częstotliwości w średnich i niskich częstotliwościach, takie jak routery WiFi 6 i moduły peryferyjne stacji bazowych 4G.

• PCB z politetrafluoroetylenu (PTFE).

  Cechy: Niezwykle niska Dk (2,0-2,3), wyjątkowo niska Df (0,001-0,003) i praktycznie minimalna utrata sygnału. Odporność na temperaturę mieści się w zakresie od -260°C do 260°C. Jednakże przetwarzanie jest trudne, a koszt wysoki (3-5 razy większy niż w przypadku FR-4 o wysokiej częstotliwości). 

  Zastosowania: Zastosowania o bardzo wysokiej częstotliwości/precyzyjności, takie jak stacje bazowe 5G wykorzystujące fale milimetrowe, łączność saTerenitarna i sprzęt radarowy.

• PCB z żywicy węglowodorowej
  
  Cechy: Dk 3,0-3,5, Df 0,003-0,008, wydajność pomiędzy PTFE i FR-4 o wysokiej częstotliwości, dobra przetwarzalność (można wiercić jak zwykły FR-4) i 40% niższy koszt niż PTFE. 
  Zastosowania: makrostacje bazowe 5G, moduły optyczne i wysokiej klasy routery.
• PCB z tlenku polifenylenu (PPE/PPO).
  
  Cechy: Dk 2,4-3,0, Df 0,005-0,01, doskonała odporność na wilgoć, 20% niższy koszt niż żywica węglowodorowa, ale nieco niższa odporność na temperaturę (Tg 120-150°C). 
  Zastosowania: Moduły wysokiej częstotliwości do elektroniki użytkowej, takie jak komponenty RF 5G w smartfonach i moduły transmisji obrazu z dronów.
• PCB wypełniona ceramiką
  
  Cechy: Stabilna Dk (regulowana w zakresie od 2,5 do 6,0) i niski współczynnik temperaturowy (≤50ppm/°C), odpowiedni do zastosowań wymagających precyzyjnej kontroli impedancji. Jednakże materiał ten może być kruchy i ciężki. 
  Zastosowania: Radary samochodowe (77 GHz), bramy przemysłowe IoT.

Aplikacja

Płytki drukowane wysokiej częstotliwości są zawsze używane w następujących zastosowaniach

• Samochodowe systemy radarowe
  

• Anteny saTerenitarne do globalnego pozycjonowania
  

• Systemy Terenekomunikacji komórkowej – wzmacniacze mocy i anteny
  
• SaTerenity z bezpośrednią transmisją
  
• Łącza mikrofalowe typu „punkt do punktu” w paśmie E
  
• Tagi identyfikacyjne RF (RFID).
  
• Powietrzne i naziemne systemy radarowe
  
• Zastosowania fal milimetrowych
  
• Systemy naprowadzania rakiet
  
• Transceivery saTerenitów kosmicznych
  

Głównym materiałem płytki PCB wysokiej częstotliwości jest laminat pokryty miedzią o wysokiej częstotliwości, a jego podstawowe wymagania to niska stała dielektryczna (DK) i niski współczynnik strat dielektrycznych (DF). Oprócz zapewnienia niższych Dk i Df, zgodność parametrów Dk jest również jednym z ważnych czynników pomiaru jakości płytki PCB. Ponadto kolejnym ważnym parametrem jest charakterystyka impedancji płytki PCB i niektóre inne cechy fizyczne.

Korzyści z używania 

Powodem, dla którego płytki PCB o wysokiej częstotliwości są szeroko stosowane w świecie nauki i ogólnie w elektronice, jest mnóstwo zalet, które w nich dostrzegamy. Niektóre z nich obejmują

• Umiarkowanie niski koszt; dlatego może być produkowany masowo

• Wielokrotnego użytku; dlatego można go używać wielokrotnie
  
• Wysoka trwałość, dzięki czemu zapewnia długi okres trwałości obwodu.
  
• Kompaktowy rozmiar zmniejsza straty drutu.
  
• Powyższe uzasadnione czynniki są przyczyną, która daje pewność wykonania obwodu elektronicznego/elektrycznego.