Saya mendengar bahawa ramai jurutera perkakasan menghadapi soalan teras semasa peringkat pemilihan projek: mengapa kita perlu memilih papan litar RF secara khusus untuk-senario RF frekuensi tinggi, walaupun konvensionalpapan litar fr4boleh melengkapkan pendawaian asas? Kedua-duanya kelihatan sebagai pembawa pcb yang membawa komponen elektronik, tetapi pada hakikatnya, terdapat perbezaan penting dalam ciri bahan, logik reka bentuk, ketepatan proses dan sempadan aplikasi. Memilih papan yang salah boleh mengakibatkan kehilangan isyarat yang berlebihan dan kitaran penyahpepijatan projek yang berpanjangan, manakala dalam kes yang teruk, ia secara langsung boleh menyebabkan kegagalan fungsi produk dan gagal dalam ujian pematuhan industri.
Perbezaan asas teras: pembezaan menyeluruh daripada bahan kepada prestasi
1. Logik pemilihan substrat adalah berbeza sama sekali
Sebilangan besar papan litar konvensional menggunakan substrat kain kaca epoksi fr4, yang merupakan papan tujuan umum-yang paling banyak digunakan dalam industri elektronik. Mereka bergantung pada resin epoksi sebagai ejen pengikatan, dengan kos rendah dan keserasian pemprosesan yang kukuh, menyesuaikan sepenuhnya dengan keperluan sebahagian besar litar digital-berfrekuensi rendah dan litar analog biasa. Walau bagaimanapun, pemalar dielektriknya (Dk) mempunyai kestabilan yang lemah, banyak turun naik dengan suhu dan kekerapan, dan mempunyai faktor kehilangan dielektrik (Df) yang tinggi. Dalam-senario frekuensi tinggi melebihi 100MHz, tenaga isyarat mereput dengan cepat, menjadikannya tidak dapat memenuhi keperluan penghantaran isyarat RF.
Papan litar RF mesti menggunakan kehilangan rendah khususfrekuensi tinggisubstrat. Pada masa ini, papan arus perdana dalam industri dibahagikan kepada tiga kategori:
(1) Substrat Polytetrafluoroethylene (PTFE): Model perwakilan termasuk siri Rogers RT/duroid 5880 dan Taicony TLY, dengan kestabilan pemalar dielektrik yang sangat kuat dan kehilangan dielektrik yang rendah, direka khusus untuk senario ultra-gelombang milimeter tinggi melebihi 2GHz;
(2) Substrat pengisian seramik resin hidrogen karbon: Model perwakilan termasuk Rogers RO4350B dan Isola I-Tera MT40, yang mencapai keseimbangan yang sangat baik antara prestasi, kebolehprosesan dan kos. Ia kini merupakan papan RF arus perdana yang paling banyak digunakan dalam bidang stesen pangkalan 5G dan elektronik automotif;
(3) Substrat fr4 berprestasi tinggi-yang diubah suai: Model perwakilan ialah Isola FR408HR, yang sangat mengoptimumkan parameter Dk/Df berbanding FR-4 biasa. Kos boleh dikawal dan sesuai untuk senario RF bukan teras sensitif kos dari 2.4GHz hingga 6GHz.
2. Keperluan untuk reka bentuk dan ketepatan proses sangat berbeza
Reka bentuk teras papan litar konvensional adalah untuk melengkapkan sambungan elektrik, asalkan pendawaian dipastikan hidup dan mati dan memenuhi kapasiti bawaan arus asas. Tiada keperluan mandatori untuk kawalan impedans, dan toleransi untuk toleransi lebar pendawaian dan ketepatan penjajaran antara lapisan adalah tinggi.
Teras reka bentuk papan litar RF ialah jaminan integriti isyarat, yang memerlukan kawalan ketat terhadap galangan ciri talian penghantaran sepanjang keseluruhan proses. Piawaian industri ialah 50 Ω atau 75 Ω, dan keperluan sisihan impedans dikawal dalam ± 2% hingga ± 3%. Apabila mereka bentuk, adalah perlu untuk mengikut prinsip "laluan pendawaian terpendek", mengekalkan integriti satah tanah rujukan sepanjang keseluruhan proses, dan mencapai perisai dan pengasingan melalui pembumian padat melalui tatasusunan untuk mengelakkan kebocoran sinaran isyarat dan crosstalk antara pendawaian bersebelahan. Keperluan kawalan untuk kekasaran kerajang kuprum, toleransi ketebalan lapisan dielektrik dan parameter parasit melalui-lubang semasa proses pengeluaran adalah sangat ketat dan keupayaan proses kilang pcb biasa tidak dapat meliputi piawaian pengeluaran papan-tinggi tersebut.
Contoh produk biasa
Produk perwakilan papan litar konvensional
Papan kawalan industri 8 lapisan fr4 papan bertingkat tinggi-: menggunakan substrat TG fr4 tinggi, menyokong pendawaian tembaga tebal 4Oz, boleh membawa beban arus tinggi dalam senario kawalan industri, digunakan secara meluas dalam pengawal robot industri biasa dan papan kawalan rumah pintar, dengan kos yang boleh dikawal dan kestabilan yang kukuh dalam pengeluaran besar-besaran.
|
|
Papan litar bahan M6 14 lapisan: Ia tergolong dalam-papan berbilang lapisan fr4 berprestasi tinggi, yang turut mempunyai-keupayaan penghantaran isyarat berkelajuan tinggi tertentu. Ia biasanya digunakan dalam litar kawalan utama papan induk pelayan elektronik pengguna dan kamera keselamatan biasa, dan merupakan pemilihan arus perdana dalam medan litar digital semasa.
|
|
4 lapisan papan kawalan perkakas rumah biasa: menggunakan-kos rendah substrat FR-4, proses mudah, kos pengeluaran besar-besaran yang sangat rendah, sesuai untuk keperluan kawalan asas barangan putih dan elektronik pengguna kecil.
Produk wakil papan litar RF
Litar Uniwell 16 lapisan RO4350B+RO4450F papan lubang buta: menggunakan teknologi voltan campuran frekuensi tinggi Rogers-, cerucuk sisa dikawal dalam 50.8 μm, ketepatan impedans boleh mencecah ± 2%, direka khas untuk 5G Sub-6GHz stesen pangkalan RF unit Bm, boleh menahan kehilangan 4Bm kuasa tinggi yang lebih tinggi daripada 4serd3 kehilangan setara tinggi. kepada 0.4dB/100mm;
|
|
Radar Gelombang Automotif Milimeter 77GHz Papan RF PTFE: Diperbuat daripada substrat PTFE, dengan kekasaran garis jalur mikro Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.08 μ m, sisihan impedans Kurang daripada atau sama dengan ± 2%, saiz keseluruhan dikawal dalam 50mm × 50mm, memenuhi keperluan anti getaran 20Hz kenderaan.
|
|
Papan RF berasaskan PI komunikasi satelit: menggunakan substrat frekuensi tinggi-poliimida, julat suhu kerja meliputi -60 darjah ~125 darjah , MTBF (masa purata antara kegagalan) Lebih daripada atau sama dengan 100000 jam, dan boleh menghantar isyarat RF 15GHz secara stabil dalam persekitaran ruang yang melampau.
Kawasan Permohonan
Papan litar konvensional, dengan proses matang dan keberkesanan-kos yang sangat tinggi, meliputi sebahagian besar senario tujuan-rendah, bukan RF umum-:
Dalam bidang elektronik pengguna: papan kawalan perkakas rumah biasa, bahagian litar digital peranti boleh pakai pintar, papan kawalan rumah pintar bukan RF
Bidang kawalan industri: pengawal PLC biasa, papan pemacu kuasa untuk robot industri, papan pemprosesan isyarat sensor industri tidak berketepatan tinggi
Bidang keselamatan pengguna: papan kawalan utama untuk kamera biasa, litar kawalan bukan RF untuk sistem kawalan akses
Papan litar RF ialah produk penting dalam-senario frekuensi tinggi, dengan aplikasi teras tertumpu di kawasan yang memerlukan kualiti penghantaran isyarat yang sangat tinggi:
Medan komunikasi wayarles: Unit RF stesen pangkalan 5G/6G, modul RF penghala WiFi 7, peralatan transceiver komunikasi satelit
Medan elektronik automotif: Radar gelombang 77GHz milimeter, litar T-BOX RF terpasang kenderaan, modul komunikasi Bluetooth/5G gred automotif
Aeroangkasa dan medan pertahanan: papan RF radar udara, modul komunikasi peluru berpandu, papan penerima isyarat navigasi satelit
Medan peralatan perubatan: litar penghantaran isyarat untuk papan gegelung RF resonans magnetik dan peralatan terapi frekuensi tinggi-
Cadangan industri pemilihan praktikal
Jangan membuta tuli mengejar "papan prestasi tinggi": Jika kekerapan operasi projek anda di bawah 100MHz dan tiada keperluan kawalan impedans yang ketat, menggunakan papan litar fr4 biasa boleh memenuhi keperluan anda sepenuhnya. Memilih papan frekuensi tinggi PTFE secara paksa hanya akan meningkatkan kos sebanyak 3-5 kali ganda dan tidak mempunyai nilai praktikal;
Jangan gunakan fr4 biasa untuk "membentuk nombor" dalam senario RF: Ramai jurutera cuba menggunakan fr4 biasa dan bukannya papan -berfrekuensi tinggi dalam projek RF melebihi 2GHz untuk mengurangkan kos. Walau bagaimanapun, ini akhirnya membawa kepada masalah seperti kehilangan isyarat yang berlebihan, jarak komunikasi yang tidak mencukupi dan gangguan harmonik, yang boleh meningkatkan kos penyahpepijatan keseluruhan projek dengan ketara dan juga gagal dalam ujian pensijilan.
papan litar fr4, frekuensi tinggi