По мере увеличения сложности электронных компонентов, одна вещь, которая становится обязательной, - это скорость передачи сигнала и высокая частота передачи. Поэтому неудивительно, что спрос на высокочастотные печатные платы растет. Они находят применение в различных высокоскоростных конструкторских приложениях, где требуется диапазон частот от 500 МГц до 2 ГГц.
FR-4, основанный на эпоксидной смоле и стеклянном армировании, является самым популярным ламинатным материалом для производства печатных плат в течение длительного времени. Однако в промышленности печатных плат используются и другие материалы для различных применений. В ВЧ/микроволновой продукции широко используется материал с низкими потерями и специальной контролируемой диэлектрической проницаемостью, такой как PTFE (тефлон). Этот материал был разработан уже давно. Отчасти из-за низкого объема производства он был довольно дорогим в прошлом. Когда несколько лет назад беспроводная связь стала популярной в потребительских товарах, спрос на материал с низкими потерями стал высоким. Но стоимость материала все еще остается высокой. Даже некоторые новые разработанные материалы пытались участвовать, кажется, ни один из них не может резко снизить стоимость материала. Как снизить стоимость ВЧ печатных плат стало существенной проблемой для дизайнера. Одним из решений является смешанный диэлектрический дизайн.
Поскольку материал с низкими потерями не нужен для всех беспроводных систем, он в основном предназначен, насколько я понимаю, для цепей от антенны до усилителя мощности. Чтобы снизить стоимость печатной платы, разработчик использовал несколько печатных плат, и только передний конец подсистемы приемника нуждается в дорогостоящем материале с низкими потерями. Однако стоимость все равно остается высокой из-за нескольких печатных плат и разъемов между ними. Кроме того, тефлоновая печатных плат мягкая и сравнительно сложна в сборке из-за деформации.
печатных плат со смешанным диэлектриком состоит из различных диэлектрических материалов в многослойной конструкции. Например, это может быть 6-слойная плата с 1-2 слоями из тефлона и остальными слоями из FR-4. Использование одной печатной платы вместо двух или более выгодно с точки зрения затрат. Нет необходимости в разъемах, и размеры изделия могут быть уменьшены. Электрические характеристики также могут быть улучшены за счет отсутствия разъемов и более близкого расположения сигнальных путей. Для сборочных работ многослойная плата со смешанным диэлектриком гораздо жестче и проще в производстве.
Во-первых, преимущество высокочастотных печатных плат заключается в том, что они имеют высокую плотность и улучшенные сигналы. Она имеет диапазон частот 500 МГц - 2 ГГц, что делает ее идеальной для использования в высокоскоростных конструкциях.
Использование плоскости заземления дополнительно улучшает качество сигналов, а также снижает уровень электромагнитных волн.
Они хорошо снижают импеданс цепи и обеспечивают экранирующий эффект
Благодаря уменьшению расстояния между плоскостью и слоем трассировки, перекрестные помехи исключаются
При тщательном определении длины и ширины трассы платы предотвращается чрезмерный нагрев даже на высоких частотах.
Радиочастотные печатные платы, а также печатные платы для микроволновых печей особенно сложны для проектирования по сравнению с традиционными макетами печатных плат. Это связано с проблемами, которые могут возникнуть при приеме или передаче радиосигналов. Одними из основных проблем являются чувствительность к шуму и более жесткие допуски на импеданс.
По сравнению с традиционными печатными платами, радио- и микроволновые сигналы очень чувствительны к шумам, а также требуют гораздо более жестких допусков на импеданс. Лучшим решением этих проблем является использование планов заземления и большой радиус изгиба трасс с контролем импеданса. Эти решения в конечном итоге позволят печатной плате для ВЧ/СВЧ достичь наилучших характеристик.
Производство смешанных диэлектриков Hemeixin было довольно стандартным для многих производителей печатных плат. Трудности в производстве заключаются в том, чтобы получить оптимальные производственные параметры для двух или более различных материалов. Поскольку большинство конструкций не сбалансированы по конструкции, проблема деформации требует тщательного управления. Это относится к выбору материала и конструкции, а также к процессу ламинирования. Иногда решением может быть использование экзотического материала на нижнем слое для балансировки конструкции. Но обычно в этом нет необходимости, и это только приведет к большим затратам.
Для обеспечения электрических характеристик смешанный диэлектрический многослойный материал часто проектируется с глухими/заглубленными отверстиями. В некоторых случаях он может соединяться с металлом и использоваться в усилителях мощности.
Применение смешанного диэлектрика Hemeixin возможно не только для высокочастотных изделий. Для высокоскоростного цифрового дизайна он также может помочь. Например, если есть некоторые критические линии передачи должны пройти большое расстояние в печатной плате и Df (коэффициент рассеивания) материала FR-4 слишком высок и вызывает проблему интеграции сигнала, использование некоторых материалов с низкими потерями в части внутреннего слоя может оказать большую помощь. Это может сэкономить некоторую стоимость вместо использования материала с низкими потерями во всех слоях печатной платы.
MEGTRON 6/6G - это передовой материал, предназначенный для высокоскоростного сетевого оборудования, мэйнфреймов, тестеров ИС и высокочастотных измерительных приборов. Основными характеристиками MEGTRON 6/6G являются: низкая диэлектрическая проницаемость и коэффициент диэлектрической проницаемости, низкие потери при передаче и высокая теплостойкость; Td = 410°C (770°F). MEGTRON 6/6G соответствует спецификации IPC 4101 /102 /91.
Материалы для печатных плат со сверхнизкими потерями и высокой термостойкостью
Стеклоткань с низкой диэлектрической постоянной (Dk) - ламинатR-5775(N)/препрепрегR-5670(N)
Стеклоткань Standard E - ламинатR-5775/PrepregR-5670
Семейство MEGTRON 6, включая MEGTRON 6(G), MEGTRON 6(K), MEGTRON 6(N), является оригинальным отраслевым стандартом печатных плат. Эти продукты идеально подходят для мобильных, сетевых и беспроводных приложений, требующих высокоскоростных материалов схем с ультранизкими потерями.
Низкий Dk = 3,7, низкий Df = 0,002 (@ 1 ГГц)
Превосходная надежность сквозных отверстий (в 5 раз лучше, чем у нашего обычного материала FR4 с высоким Tg)
Бессвинцовая пайка, соответствующая требованиям ROHS
Высокая термостойкость
Когда они становятся доступными после определения характеристик поставщиком, диэлектрические материалы, такие как Megtron 6N/6G или Tachyan 100G, являются хорошим выбором.
Конструкции 25+G требуют особого внимания к деталям материала, включая стекловолокно, диэлектрическую матрицу и медь. Сигнал при более высокой скорости передачи данных имеет более высокочастотный элемент, а длина волны продолжает уменьшаться. Изменение рисунка стекловолокна, диэлектрической матрицы и меди должно быть тщательно продумано. При более высокой скорости передачи данных (меньшей длине волны сигнала) возникает больше разрывов и отражений при незначительных изменениях. Для получения дополнительной информации обратитесь к разделу Выбор диэлектрического материала печатной платы и влияние переплетения волокон на прокладку высокоскоростных каналов.
Для определения импеданса трассы требуется меньшая ширина трассы. Между выбором большей ширины трассы и меньшей ширины трассы всегда есть компромисс. Большая ширина имеет меньшую глубину "кожи" и меньшие вносимые потери, но требует больше места для прокладки.
Это также приводит к уменьшению высоты печатной платы, а также к уменьшению высоты переходных отверстий для достижения минимального рассогласования импеданса.
Hemeixinpcb рекомендует прокладку полосковой линии для всех критически важных высокоскоростных сигналов (свыше 15 Гбит/с).
Все некритичные высокоскоростные сигналы (менее 15 Гбит/с) можно проложить по микрополосковому слою.
Прокладка полосковой линии имеет максимальную изоляцию от других слоев, если обе стороны являются опорными плоскостями. Hemeixinpcb не рекомендует использовать двойную полосковую разводку, если только разводка сигналов на обоих слоях полосковой разводки не перпендикулярна. Это означает, что следует избегать продольной широкополосной связи дифференциальных пар.
Hemeixinpcb рекомендует предпочесть стрип-лайн, а не микрополосковый. Если выбрана микрополосковая маршрутизация, Hemeixinpcb рекомендует удалить паяльную маску.
Для прокладки полосковой линии требуется меньшая ширина трассы, что приводит к увеличению пространства для прокладки сигналов.
Компания Hemeixinpcb квалифицировала сырье Panasonic Megtron 6 для своих печатных плат следующего поколения и успешно начала поставки печатных плат на основе Megtron 6 нашим уважаемым клиентам.
Megtron 6 - это передовой материал нового поколения, разработанный для высокочастотных (низкий Dk, низкий Df) применений печатных плат. Электрические свойства Megtron 6 конкурентоспособны по сравнению с материалами на основе ПТФЭ.
Megtron 6 обеспечивает разработчикам значительные преимущества в производительности системы для телекоммуникационных приложений, требующих высокоскоростной передачи данных и вычислительных приложений.
Высокая производительность наряду с положительными отзывами была получена, поэтому Megtron 6 отвечает требованиям:
Передовой материал, разработанный для высокоскоростного сетевого оборудования, мэйнфреймов, тестеров ИС и высокочастотных измерительных приборов.
Megtron 6 соответствует отраслевому стандарту для высокоскоростных многослойных материалов со сверхнизкими потерями
Megtron 6 соответствует спецификации IPC 4101 /102 /91.
Основными областями применения Megtron 6 являются:
Низкие коэффициенты диэлектрической проницаемости и диэлектрической диэлектрической проницаемости.
Низкие потери при передаче и высокая термостойкость.
Превосходная надежность сквозных отверстий (в 5 раз лучше, чем у обычного материала FR4 с высоким Tg).
Бессвинцовая пайка, соответствующая требованиям ROHS.
Высокая термостойкость.
Отличные показатели HDI и тепловые характеристики.
У нас имеется значительный запас всех высокочастотных ламинатов, поскольку мы производим печатные платы из этих материалов в течение многих лет. Некоторые из областей применения этих печатных плат - радиочастотные антенны, Wi-Fi (Carrier-Grade и лицензированный доступ), IP-инфраструктура, усилители мощности, диплексоры/мультиплексоры, испытания и измерения и многое другое.
При изготовлении печатных плат из этих продуктов важно иметь значительный опыт в производстве печатных плат из этих материалов, но также необходимо инвестировать в оборудование для правильной обработки этих радиочастотных печатных плат. Опыт в области проектирования и CAM имеет решающее значение для обеспечения долговечности ваших печатных плат, поскольку все эти материалы имеют очень разные коэффициенты масштабирования, а также тот факт, что все они ведут себя по-разному; вы удаляете медь в процессе травления. Без надлежащего процесса управления регистрацией, рубашкой слоя ламинирования и другими факторами с использованием надлежащего оборудования, например, рентгеновского, изготовителям печатных плат будет трудно добиться выхода продукции, которая дает уверенность заказчику.
Здесь, в Hemeixinpcb, мы работаем с нашими клиентами на этапе проектирования, а также инвестируем в передовое оборудование каждый год, чтобы гарантировать, что мы остаемся впереди потребностей в радиочастотных печатных платах.