RF 및 마이크로웨이브 인쇄회로기판 완벽 정복: 엔지니어를 위한 종합 가이드

키워드: RF PCB

RF 인쇄회로기판은 PCB 제조 산업에서 흥미롭고 빠르게 성장하는 틈새 시장 부문이 되고 있습니다. 또한 매우 다양하여 어떤 증강 현실 옵션을 추구할지 결정하려고 몇 시간을 헤매기 쉽습니다. 엔지니어들은 제조/조립의 각 단계에 대한 결정이나 귀하의 RF 인쇄회로기판을 구축하는 과정에서의 제약 조건, 함정, 가능성에 대해 기꺼이 논의합니다.

RF 회로 기판이란 무엇입니까?

PCB 산업 표준에 따르면, RF 회로 기판은 100MHz 이상에서 동작하는 모든 고주파 PCB로 정의됩니다.

속도가 2GHz 이상인 무선 주파수 등급의 경우, 우리는 마이크로파 PCB에 대해 이야기하고 있습니다.

마이크로파 PCB란 무엇입니까?

RF 회로 기판과 마이크로파 PCB의 주요 차이점은 그들이 기능하는 무선 주파수 범위에 있습니다. 마이크로파 PCB는 2GHz를 넘어서 동작하는 모든 RF 회로 기판입니다. RF 회로 기판과 마이크로파 PCB는 무선 신호의 수신 및 전송이 필요한 모든 시스템에서 통신 신호와 함께 널리 사용됩니다.

마이크로파 인쇄회로기판과 무선 주파수 회로:

일반적인 어려움과 그 해결책

예를 들어, RF 회로 기판과 마이크로파 PCB는 일반적인 PCB 레이아웃보다 설계하기가 훨씬 더 어렵습니다. 이는 무선 신호의 수신 또는 전송에서 발생할 수 있는 동의어적인 문제들 때문입니다. 가장 중요한 문제 중 몇 가지는 노이즈 감도와 더 엄격한 임피던스 허용 오차 문제입니다.

무선 및 마이크로파 신호는 일반 회로 기판보다 노이즈에 훨씬 더 민감하며, 동시에 임피던스에 대해 훨씬 더 엄격한 허용 오차를 가집니다. 그러나 이러한 문제는 그라운드 플랜을 활용하고 임피던스 제어 트레이스에 충분한 굽힘 반경을 제공함으로써 해결될 수 있습니다. 이러한 해결책은 궁극적으로 RF/마이크로파 PCB가 최상의 성능을 실현하는 데 도움이 될 것입니다.

RF 보드 응용 분야

RF 보드는 무선 기술, 통신, 스마트폰, 센서, 로봇공학, 보안과 같은 분야에서 매우 다용도로 활용될 전망을 가지고 있습니다. 특히 오늘날 전자제품 분야에서 고객의 요구를 해결하고 충족시키기 위한 새로운 혁신들이 등장하고 있음을 고려할 때, RF 보드에 대한 수요는 현재 높습니다.

정확한 사양과 적절한 시간 내에 보드가 제조되도록 하기 위해서는 자격을 갖춘 RF PCB 제조업체를 선택하는 것이 중요합니다. 저희 회사의 평판에 관해 말씀드리자면, 사실상 흠잡을 데가 없습니다. 당사는 오늘날 가장 도전적인 개념들의 레이아웃까지 제공할 수 있다는 사실을 자랑스럽게 생각합니다.

응용 분야별 RF 재료

우리는 매끄러운 50층 보드에 대한 제조 권장사항부터 보드 비용의 모든 측면을 지원할 수 있습니다.

RF PCB를 제조하는 것은 결코 쉬운 일이 아니지만, 그 과정에 마법이 숨어있는 것은 아닙니다.

이를 위해, 엔지니어들이 RF 제조 프로젝트를 수행해야 한다면 고려해야 할 몇 가지 요소는 다음과 같습니다:

유전 상수와 같은 매개변수는 RF 외부의 대부분 용도에서는 상수로 간주될 수 있지만, 그렇게 높은 주파수 범위에서는 훨씬 더 변동이 큽니다.

인쇄회로기판이란(PCB assembly) 보드에 가하는 극한의 열 부하 때문에 보드 내부의 열 관리가 중요합니다. 드릴링 작업 중에는 재료의 열 전도도 또는 저항 특성이 다층 스택의 층간 배향에 중요합니다.

피처 간 거리 또한 매우 중요할 것입니다. 왜냐하면 RF 보드는 매우 민감하여 근처 피처와 간섭을 일으킬 수 있기 때문입니다.

따라서 의도된 응용 분야와 비용에 따라 사용할 적절한 재료를 결정하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 나머지 대부분의 도전 과제는 이 결정에서 비롯될 것이기 때문입니다.

RF PCB 재료를 선택할 때는 특정 필수 특성을 항상 고려해야 합니다.

올바른 재료를 선택하는 것은 RF 보드 제조의 전체 공정을 보완할 수 있으며, 이는 가장 중요한 결정이라고 할 수 있습니다.

유전 상수, 동적 특성화

재료의 유전 상수는 전기장 내에 놓인 재료에 저장된 에너지와 동일한 전계 강도에서 진공에 저장된 에너지의 비율로 정의됩니다.

이는 방향에 따라 달라지므로, 이 유전 상수는 재료의 축에 따라 다른 값을 가집니다.

첫 번째는 열팽창 계수를 사용하여 측정됩니다.

열팽창 계수(CTE)는 온도 변화에 따른 물체 크기 변화의 정도를 측정한 것입니다. 이는 또한 열적 복원력을 정량화하는 방법입니다. 이는 PCB 제조의 드릴링 및 조립 공정에서 중요한 역할을 합니다.

다층 적층 구조에서와 마찬가지로, 서로 다른 CTE를 가질 수 있는 전자 재료들은 각기 다른 방식으로 형태가 변할 것입니다. 상위 층이 하위 층보다 더 빠르게 팽창할 때, 드릴링 공정 중 정렬 문제는 매우 큰 관심사가 됩니다.

널리 사용되는 최고 품질의 RF 재료 중 하나인 PTFE는 가열되면 드릴링 시 번질 수 있으며 이는 지울 수 없습니다. 부품이 납땜되는 기능 통합 단계에서 CTE는 납땜으로 인한 열팽창 응력에 어떻게 대처할지를 결정합니다. 불량한 CTE는 최종 단계에서 보드 파손을 초래할 수 있으며, 이는 회사에 매우 큰 비용을 초래합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 더 낮은 CTE를 가진 재료는 드릴링 및 조립 시 더 강력할 것입니다.

유전 손실

유전 손실은 동적 유전 상수와 마찬가지로 RF에서는 나타나지만 낮은 주파수 설계에서는 실제로 해롭지 않은 까다로운 효과 중 하나입니다. 이는 재료의 분자 구조, 즉 실제 옷감의 직물에서 비롯된 결과입니다.

결과적으로, 주파수가 증가함에 따라 신호가 분산, 흡수되어 열로 소모됩니다. 상당히 중요한 점은 아날로그 회로에서 진폭 손실이 발생한다는 것입니다.

복잡한 다층 보드에서 구성 요소가 상당히 컴팩트해질 수 있고 작동 중 발생하는 추가 열은 고려해야 할 요소입니다.

간격

클리닝과 관련하여, RF 응용 분야에서는 크로스토크와 스킨 효과라고 불리는 현상 때문에 간격이 약간 문제가 될 수 있습니다.

크로스토크는 보드 높이가 서로 상호작용하기 시작하는 상황으로, 예를 들어 신호가 인접한 부품과 결합되거나 간섭을 일으키고 원치 않는 결합이 발생하는 경우입니다. 스킨 효과는 트레이스의 저항이 상승하기 시작하여 저항성 손실을 일으키고, 이는 회로에서 열을 발생시키는 상황입니다. 이는 트레이스 폭과 길이 같은 요소에 비례하며, 주파수가 상승함에 따라 문제가 심화됩니다.

안전한 최소 거리는 다양한 방식으로 달라집니다. 최소 간격에 관한 질문이나 기타 RF PCB 설계 지침에 대한 답변이 필요하시면, 지금 SFC에 문의하십시오.

습기 흡수

고려해야 할 또 다른 요소는 장치가 작동하게 될 환경입니다. 보드가 공기 조절 환경이 갖춰진 실험실에 설치될 예정이라면, 이 재료의 습기 흡수는 걱정거리가 아닐 수 있습니다. 그러나 보드가 야외에 설치되거나, 비가 많은 기후에서 사용되거나, 사전 계획 없이 짧은 시간 동안 물에 노출될 가능성이 있다면, 습기 침투는 더 높은 중요성을 갖게 됩니다.

비용 대 성능

특정 소재 유형은 놀라운 특성을 지니고 있습니다. 제안된 유전율과 열팽창 계수는 귀하의 애플리케이션에 맞도록 특별히 설계되었습니다. 안타깝게도, 이러한 소재들은 일반적으로 비용이 높습니다. 그러나 비용, 전기적 성능 및 열적 특성 사이에서 좋은 균형을 찾는 것은 어려운 과제이지만, 결코 달성할 수 없는 것은 아닙니다.