Nykypäivän nopeasti kehittyvässä langattomassa viestinnässä, 5G- ja tutka -sovelluksissa RF -piirisuunnittelun monimutkaisuus kasvaa päivä päivältä. Liiallinen signaalin vaimennus voi kuitenkin johtaa suoraan riittämättömään järjestelmän linkitysbudjettiin, lyhentyneeseen viestintäetäisyyteen ja lisääntyneeseen bittivirheen määrään. Sopivan substraattimateriaalin valitseminen on lähtökohta tämän ongelman ratkaisemiseksi, jaPtfeArkki (polytetrafluorietyleeni) on epäilemättä yksi merkittävimmistä edustajista.
1, piirilevyn menetyksen perimmäinen syy: ei vain kapellimestarien menetys
Yleensä jaamme piirilevyn häviöt kahteen pääosaan:
Johtimen menetys: Johtimen vastus (etenkin ihonvaikutus korkeilla taajuuksilla) aiheuttama lämpöhäviö, kun virta virtaa langassa. Kuparikalvon pinnan karheus on avaintekijä, joka vaikuttaa johtimen menetykseen. Karkea kuparin pinta lisää nykyisen polun tehokasta pituutta, mikä pahentaa häviötä.
Dielektrinen häviö: Tämä on ensisijainen menetyksen lähdekorkea - taajuussovellukset. Se on energia, jota syntyy ja kulutetaan dielektrisissä materiaaleissa olevien molekyylien polarisaatiolla ja kitkalla vuorottelevan sähkökentän vaikutuksesta. Sen koko määritetään menetyksen tangentin avainparametrilla (df tai tan Δ). Mitä korkeampi DF -arvo, sitä suurempi dielektrinen häviö.
TavalliselleFR-4Materiaalit, niiden DF -arvo on yleensä noin 0,02, mikä voi johtaa GHz: n yläpuolella olevalla taajuuskaistalla mahdotonta tappiota. Erinomaisen suorituskyvyn saavuttamiseksi RF -piirisuunnittelussa on valittava erikoistuneet materiaalit, joilla on erittäin alhaiset DF -arvot.
2, miksi PTFE -kortti on ihanteellinen valinta RF -sovelluksiin?
PTFE -kortista on tullut korkean - suorituskykyisen RF -piirisuunnittelun kulmakivi erinomaisen korkean - taajuussuorituskyvyn vuoksi.
Erittäin matala dielektrinen häviö (DF): Puhtaan PTFE-materiaalin DF-arvo on erittäin alhainen (voi olla niinkin alhainen kuin 0,0009), huomattavasti parempi kuin FR-4. Tämä tarkoittaa, että väliaineen itse aiheuttama energian vaimennus signaalin siirron aikana on hyvin pieni ja signaalin voimakkuus voidaan ylläpitää maksimaalisesti.
Vakaa dielektrisyysvakio (DK): PTFE -arkin DK -arvo muuttuu hyvin vähän taajuudella ja voi ylläpitää suurta konsistenssia eri erien välillä. Tämä on ratkaisevan tärkeää tarkan impedanssinhallinnan saavuttamiseksi, välttäen DK -vaihtelun aiheuttamia signaalin heijastuksia ja vääristymiä.
Erinomainen lämpöstabiilisuus: PTFE -materiaalilla on erittäin alhainen lämpölaajennuskerroin, joka voi ylläpitää stabiileja sähkö- ja mekaanisia ominaisuuksia laajalla lämpötila -alueella, varmistaen tuotteen luotettavuuden eri ympäristöissä.
Yleisiä kaupallisia PTFE -arkkeja ovat Rogers 'RO3000 ®, RO4000 ® -sarja ja Taconicin TY -sarja jne. Nämä tuotteet on tyypillisesti täynnä keraamisia tai lasikuituja puhtaassa PTFE: ssä niiden mekaanisten ominaisuuksiensa parantamiseksi ja käsittelyn helpottamiseksi.
3, PTFE -levyjen valitsemiseksi ja käsittelemiseksi käytännölliset kohdat
Vaikka PTFE -arkeilla on erinomainen suorituskyky, niiden ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet aiheuttavat myös haasteita. Näiden avainkohtien laiminlyönti voi myös johtaa vakavaan piirilevyihin tai tuotteen vioittumiseen.
Poraus ja reikien metallointi: PTFE -materiaali on suhteellisen pehmeää ja alttiita "poraus likaantumiseen" porauksen aikana. Optimoidut poraus- ja jyrsintäparametrit ja tiukat desmear -kemialliset prosessit tarvitaan puhtaiden reiän seinämien varmistamiseksi, hyvien reiän metalliaation saavuttamiseksi ja vältettävien luotettavuusongelmien välttämiseksi.
Kuparikalvon tarttuvuus: sileä PTFE -pinta ei ole helppo sitoutua kuparikalvoon. Huippuluokan PTFE -arkit käyttävät erityisiä pintakäsittelyprosesseja (kuten kemiallinen etsaus) kuparikalvon tarttuvuuden lisäämiseksi. Suunnittelun aikana on suositeltavaa välttää suurten kuparikalvon alueiden käyttöä ympäristöissä, joissa on vakavia värähtelyjä estämiseksi.
Impedanssinhallintatarkkuus: PTFE: n vakaan DK: n takia korkeammat vaatimukset asetetaan koneistustarkkuuteen. Levyn tehtaan on tiukasti ohjattava viivan leveyttä, linjan etäisyyttä ja dielektristä kerroksen paksuutta. Mahdolliset poikkeamat vaikuttavat lopulliseen impedanssiarvoon, mikä tuo signaalin heijastuksen menetyksen.
Kosteuden imeytyminen: Joillakin PTFE -komposiittimateriaaleilla on tietty kosteuden imeytyminen. PCB: n on paistettava ennen kokoonpanoa delaminaation tai "hallituksen räjähdyksen" estämiseksi, joka johtuu kosteuden höyrystymisestä reflw -juottamisen aikana korkeissa lämpötiloissa.