I high-elektroniske enheder såsom 5G-kommunikation, selvkørende millimeterbølgeradar og høj-omskiftere i AI-datacentre er højfrekvente høj-printkort med høj hastighed allerede blevet den centrale bærer, der bestemmer stabiliteten af systemsignaltransmission. I modsætning til almfr4 printkortder kun opfylder de grundlæggende krav til kredsløbsforbindelse, materialevalg afhøj frekvensog printkort med høj-hastighed bestemmer direkte tabskontrol, impedansnøjagtighed og langsigtet-pålidelighed af signaler i GHz-frekvensbåndet. I dag vil vi systematisk nedbryde nøglelogikken bag højfrekvente og højhastigheds-PCB-materialevalg fra kerneindikatorer, almindeligt produktvalg til typiske applikationsscenarier.
6 kerneindikatorer til højfrekvent og høj-højhastigheds PCB-materialevalg
Mange ingeniører har en tendens til at falde ind i den misforståelse at "kun se på mærket og ikke parametrene", når de vælger materialer. Faktisk er følgende seks indikatorer kernekriterierne for at bestemme bestyrelsens kompatibilitet:
1. Dielektrisk konstant (Dk) og stabilitet: Dette er den mest fundamentale kerneparameter for højfrekvent plademetal, der kræver en lav Dk-værdi og minimale udsving med temperatur og frekvens. I højfrekvensscenarier bør Dk-tolerancen kontrolleres inden for ± 0,1 for at undgå ukontrollerbar signaltransmissionshastighedsafvigelse. For eksempel er Dk of Rogers RO4350B-kortet stabilt styret til 3,48, med udsving på mindre end ± 2% inden for et bredt temperaturområde på -50 grader til 150 grader, hvilket fuldt ud opfylder de skrappe miljøkrav til køretøjsradar.
2. Dielektrisk tabsfaktor (Df): Den bestemmer direkte energitabet af signalet under transmission. I højfrekvente scenarier over 10 GHz skal Df-værdien kontrolleres under 0,005 for at undgå problemet med overdreven amplitudedæmpning og utilstrækkeligt signal-til-støjforhold for højfrekvente signaler efter lang-ledningsføring. Df på almindeligt FR-4-kort er normalt over 0,02, hvilket er fuldstændig uegnet til højhastigheds-SerDes-signaltransmission over 25 Gbps.
3. Koefficient for termisk ekspansion (CTE) Matching: Højfrekvente printkort med høj-hastighed kommer ofte med flerlags tykke kobberdesigns, og Z--aksens termiske ekspansionskoefficient skal matche kobberfoliens CTE-egenskaber. Ellers er fejlproblemer såsom metalliseret hulbrud og forskydning af mellemlag tilbøjelige til at opstå under flere reflow-loddeprocesser. Højfrekvenstavler af høj kvalitet vil blive modificeret gennem keramisk fyldningsteknologi for at kontrollere Z--aksens CTE inden for 30 ppm/grad, hvilket i høj grad forbedrer den langsigtede-pålidelighed af fler-lagstavler.
4. Kobberfolieruhed: Ved højfrekvent signaltransmission vil hudeffekten få strømmen til at koncentrere sig om et meget tyndt lag på overfladen af kobberfolien. For høj kobberfolieruhed vil øge ledertabet betydeligt. Printkort med høj frekvens og høj-hastighed vil bruge lavprofil kobberfolie (HVLP) til at kontrollere overfladeruhed inden for 0,2 μm, hvilket kan reducere ledertab med mere end 30 % i millimeterbølgefrekvensbåndet.
5. Vandabsorptionshastighed: Efter at have absorberet vand vil ensartetheden af kortets dielektriske konstant ændres direkte, hvilket resulterer i pludselige impedansændringer og øget signaltab. I højfrekvente scenarier kræves det, at pladens vandabsorptionshastighed er mindre end 0,1 %. PTFE-baserede højfrekvente materialer yder meget bedre end almindelige epoxyharpikssubstrater i denne indikator.
6. Termisk ledningsevne: I scenarier som f.eks. 5G RF-forstærkere og AI-accelerationskort er den lokale varmefluxtæthed for højfrekvente og højhastigheds-printkort ekstremt høj, hvilket kræver en termisk ledningskoefficient for substratet på 0,8 W/m · K eller højere. Nogle strømscenarier kræver endda brug af plader med høj termisk ledningsevne med en varmeledningskoefficient på over 2W/m · K for at undgå signaldrift forårsaget af lokal overophedning.
Micro nano chip printkort med høj-hastighed: Specielt tilpasset til højfrekvente digitale signaler og optoelektroniske enhedsintegrationsscenarier, der er afhængig af mikro nano-niveau pakketeknologi for at opnå ekstrem høj sammenkoblingsnøjagtighed, yder fremragende i høj-signaltransmission af 100G optiske moduler på printkortet og reflekterer det optiske signalkort på printkortet og reflekterer det optiske signalkort på printkortet.
14-lags 4 oz tykt kobberspolekort: udviklet til scenarier med trådløs opladning og høj-RF-moduler i nye energikøretøjer, ved hjælp af tykt kobber højfrekvent substrat kombineret med blandet trykteknologi til at føre høj strøm og samtidig sikre lavt tabstransmission af høj-frekvente signaler, løse industriens smertepunkt mellem højfrekvente signaler og højfrekvent balance{4}.
Rogers blandet tryk flerlagskort: Ved mellemlagsblanding af højfrekvente materialer, såsom RO4350B med almindelige fr4-materialer, bruges lav-tab højfrekvente substrater i nøglesignallaget, og høj termisk ledningsevne fr4 bruges i strøm- og jordlagene. Dette reducerer de samlede kortomkostninger markant, samtidig med at det sikres høj-frekvensydelse og er i øjeblikket den almindelige valgløsning til 5G-makrobasestations RF-kort.
Udvælgelseslogik for typiske anvendelsesområder
Udvælgelsen af højfrekvente og højhastigheds-PCB-materialer i forskellige industrier har helt forskellige fokus, og jo højere ydeevne brættet er, jo mere egnet er det.
Inden for 5G-kommunikation foretrækkes Rogers RO4000-seriens keramiske fyldplader til basestationsantenner og RF front-moduler for at balancere dielektrisk stabilitet og behandlingskompatibilitet; 200G/400G høj-switchbackplanet i datacentret vil bruge ekstremt lav Df høj-hastighedssubstrater såsom Panasonic Megtron 7, med fokus på at kontrollere transmissionstabet af serielle signaler over 25 Gbps.
Inden for bilelektronik: 77GHz millimeterbølgeradar skal bruge højfrekvenstavler med en dielektrisk konstant temperaturkoefficient på mindre end 50 ppm/grad for at sikre, at radardetektionsområdet ikke svinger væsentligt inden for køretøjets fulde temperaturområde på -40 grader til 85 grader; PCB'en på den bilmonterede højhastighedsgateway vil bruge modificeret højfrekvent fr4-kort, som balancerer omkostninger og signalintegritet, samtidig med at det opfylder pålidelighedskravene i IATF16949-standarderne for biler.
Inden for rumfart og forsvar foretrækkes højfrekvente printplader med PTFE-substrat til satellitkommunikationsudstyr, radarjammere og andre scenarier. De opretholder en stabil dielektrisk ydeevne i ekstreme rummiljøer og modstår stærke vibrationspåvirkninger gennem specielle mellemlagsforstærkningsprocesser.
Inden for medicinske instrumenter og testinstrumenter kræver højfrekvente printkort til MRI RF-spoler, spektrumanalysatorer og andet udstyr ekstremt høj ensartethed af dielektrisk konstant. Importerede high-højfrekvenstavler vælges normalt for at undgå testresultatafvigelser forårsaget af ujævne lokale parametre på kortet.
fr4 printkort, højfrekvent PCB