Yüksek Frekanslı Laminatlar Açıklandı: RF veya Mikrodalga PCB'lerdeki Temel Gelişmeler

Anahtar Kelimeler: RF Mikrodalga PCB

İşte bu nedenle, son birkaç yıl boyunca üretim kapasitemizi genişletmek ve yüksek frekans laminatlarının küresel bir üreticisi haline gelebilmek için Mikrodalga ve RF Baskılı Devre Kartlarına yatırım yapmak zorunda kaldık. RF ve mikrodalga PCB'ler, RF veya mikrodalga sinyallerini ileten unsurlara sahiptir.

Genel olarak, bu uygulamalar basit standart FR-4 özelliklerinin ötesinde elektriksel, termal, mekanik veya diğer performans profillerine sahip laminatlar gerektirir. PTFE bazlı mikrodalga laminat üretimindeki geniş deneyimimiz sayesinde, uygulamaların çoğunun yüksek güvenilirlik ve düşük tolerans talep ettiğini biliyoruz.

Hibrit PCB, yığma içinde hem FR-4 hem de PTFE veya başka herhangi bir malzeme kullanan RF ve mikrodalga PCB'lerin özel bir kategorisidir.

PCB Malzeme Stoku

Her RF PCB uygulamasının tüm farklı özellikleriyle birlikte, Rogers, Arlon, Nelco, Taconic ve diğer birçok büyük malzeme tedarikçisiyle stratejik ilişkiler kurduk. Stokların çoğu uzmanlaşmış olsa da; depolarımızda Rogers (4003 ve 4350 serileri), Arlon vb. markalardan oldukça iyi ürün stoklarımız bulunmaktadır. Hızlı bir yanıt sağlamak için envanter bulundurmanın maliyeti genellikle çok yüksek olduğundan, bunu yapmaya istekli çok az kuruluş vardır.

Yüksek teknoloji devre kartlarının imalatında kullanılan yüksek frekans laminatları, sinyallerin hassasiyeti ve çoğu uygulamada ısı transferi ile ilgili sorunlar nedeniyle bu tür devre kartlarının tasarım sürecini karmaşık hale getirir. Optimum yüksek frekanslı PCB malzemeleri, geleneksel PCB'lerde kullanılan FR-4 malzemesine kıyasla düşük termal iletkenlik sergiler.

RF ve mikrodalga sinyalleri son derece gürültüye duyarlıdır ve geleneksel dijital devre kartlarından daha yüksek empedans gereksinimlerine sahiptir. Tasarımın mümkün olan en iyi şekilde çalışması için toprak planları ve empedans kontrollü izler üzerinde cömert bükülme yarıçapları kullanılmalıdır. Halihazırda hemen hemen tüm PCB montajcıları ve üreticileri, birçok elektronik üründe kullanılan standart PCB'leri sunmaktadır. Ancak hepsinin RF ve mikrodalga PCB'leri hazırlama kapasitesi olmayabilir. Elektronik cihazlara olan artan ilgi ve yeni gelişmeler, bu PCB'lerde kapsamlı ilerlemeler sağlamıştır.

Bir devrenin dalga boyu frekansına ve malzemeye bağlı olduğundan, daha yüksek dielektrik sabiti (Dk) değerlerine sahip RF mikrodalga PCB malzemeleri, belirli empedans ve belirli frekans aralıkları için minyatür devre tasarımları olarak en küçük PCB'lere yol açabilir. Çoğu durumda, daha yüksek Dk elde etmek için, çok katmanlı yapılarda Dk'sı 6 veya daha fazla olan laminatlar, daha düşük maliyetli FR-4 malzemeleri ile birlikte kullanılır.

Mevcut PCB malzemelerinin CTE, dielektrik sabiti, termal katsayı, TCDK, DF ve hatta bağıl geçirgenlik ve kayıp tanjantı gibi öğelerini bilmek, RF PCB tasarımcısının istenen özellikleri karşılayan ve hatta aşan bir tasarım geliştirmesine yardımcı olacaktır.

Kullanılacak substrat türü hakkında nihai kararlar verilmeden önce, devre çalışma frekansı ve ana bileşenlerin yaklaşık boyutları belirlendikten sonra nihai belirlemeye bırakılabilecek, bir dizi kart kalınlığı için aşağıdaki hat genişliği gibi belirli diğer faktörlerin kararlaştırılması gerekir.

Farklı RF PCB malzeme türleri şunlardır:

Seramik ile güçlendirilmiş politetrafloroetilen (PTFE), büyük elektriksel ve mekanik stabilite sergiler. Rogers RO3000 serisi devre malzemeleri iyi mekanik özelliklere sahiptir ve dielektrik sabitinde (Dk) herhangi bir değişiklik olmaz, bu da farklı dielektrik sabitli malzemeler kullanan çok katmanlı kart tasarımlarının eğrilme veya güvenilirlik sorunları yaşamayacağı anlamına gelir. Taconic RF ürün serisi, düşük dağılım faktörüne ve yüksek termal iletkenlik potansiyeline sahiptir, bu nedenle hidrokarbon bazlı rakipleri gibi oksitlenmez, sararmaz veya dielektrik sabiti ve dağılım faktöründe yukarı yönlü sapma göstermez.

Megtron 6 devre kartı malzemesi – Ultra düşük kayıplı, yüksek ısıya dayanıklı ve halojensiz bileşen. Yüksek TG ve hidrokarbon reçine bazlı MEGTRON 6'nın minimum genleşme oranı, onu Yüksek Yoğunluklu Bağlantı (HDI) ve yüksek hızlı (3 GHz üzeri) uygulamalar için tercih edilen malzeme haline getirir.

Dokuma cam takviyeli PTFE laminatlar, çok hafif dokuma fiberglastan yapılır ve kısa elyaf takviyeli PTFE kompozitlerinden daha boyutsal olarak stabildir. Taconic TL malzeme ailesi gibi bu tür malzemelerde dağılım faktörü veya kayıp faktörü haklı olarak düşüktür; bu nedenle, 77 GHz için tasarlanmış radar uygulamaları ve milimetre dalga frekanslarındaki diğer antenler için idealdir.

Hidrokarbon seramik laminatlar, mikrodalga ve milimetre-dalga frekans tasarımlarında kullanılır, çünkü bu düşük kayıplı malzeme, devre üretiminde daha kolay kullanım ve diğer PTFE malzemelerine kıyasla akıcı özellikler sağlar. Rogers RO4000 ürün serisi, geniş bir dielektrik sabiti aralığında (2.55-6.15) mevcuttur ve orta ile yüksek arasında termal iletkenliğe (.6-.8) sahiptir.

Rogers RT/duroid yüksek frekanslı devre malzemeleri gibi cam veya seramik doldurulmuş PTFE laminatları mevcuttur; bunlar düşük elektriksel kayba, düşük nem emilimine ve uzay kullanımına uygun düşük gaz çıkışına sahiptir.

Termoset mikrodalga laminatları, düşük TCDR, bakırla eşleşen bir termal genleşme katsayısı ve iyi mekanik dayanıklılık içerir. Rogers TMM'ler yüksek frekans laminatlarıdır ve özellikle güvenilir şerit hat ve mikro şerit devreler için uygundur.

Özel İşleme Ekipmanları

Mikrodalga/RF PCB işlemenin çoğu, standart üretim ekipmanlarına benzer. Ancak, en büyük karmaşıklıktaki tasarım çözümleri, özel ekipman kullanımını gerektirir. Şirket içinde sahip olmak için önemli yatırımlar yaptık: Plazma Aşındırma ekipmanı, deliklerin kalitesinin yüksek olması için kullanılır, böylece gelişmiş teknoloji delme gereksinimlerine dayanabilir. Plazma aşındırmada, alt tabakanın delikleri ve diğer yüzeyleri, sonraki kaplama için alan açmak üzere plazmalar veya aşındırıcı gazlar kullanılarak işlenir. LDI ekipmanı, daha geleneksel foto pozlama araçlarına karşı kullanılır, böylece çok daha dar iz genişlikleri ve ön-arka hizalama elde edebiliriz. Birçok farklı malzeme için gerekli olan lazer delme ekipmanı, mekanik kesimin talaş, gevşek kumaş bırakması veya ısı nedeniyle renk değiştirmesini önler. Bu aynı zamanda, müşterilerimize her siparişte en iyi kalitede mikroviya sağladığımızdan emin olmamıza yardımcı olur.

RF ve Mikrodalga PCB Montajının Standart Prosedürleri

Neredeyse tüm PCB montajcıları ve üreticileri şu anda birçok elektronik üründe kullanılan standart PCB'ler sunmaktadır. Ancak hepsinin RF ve mikrodalga PCB'leri hazırlama kapasitesi olmayabilir. Elektronik cihazlara olan artan ilgi ve yeni gelişmeler, bu PCB'lerde kapsamlı ilerlemelere katkıda bulunmuştur. Aşağıda, bu PCB'ler yapılırken dikkate alınan önemli hususlardan birkaçının bir listesi bulunmaktadır.

RF mikrodalga PCB'leri, yüksek FR4, seramik dolgulu hidrokarbon gibi kaliteli malzemeler kullanılarak üretilir. Bu malzemeler oldukça kalın olmaları ve çok sayıda formda kolayca bükülebilmeleri nedeniyle popülerdir. Bunlar, arzu edilen bir termal genleşme katsayısı (CTE) özelliğine sahiptir. Bu malzemeler, işlevselliği aşırı koşullarda geliştirilmiş kararlı bir kart yapısı sağlamaya yardımcı olur.

RF ve mikrodalga PCB'lerde kullanılan malzeme, kartın her türlü olumsuz koşuldaki performansını garanti etmelidir.

HT malzemeleri, çok ince geometriler ve detaylı desenler de dahil olmak üzere yüksek katman sayılarının mümkün olduğu anlamına gelir.

Bu kartlara ayrıca, dar iz genişliği elde etmenin yanı sıra görüntüleme için lazer ekipmanları da entegre edilmiştir.