高頻層壓板解析:射頻或微波印刷電路板關鍵進展

關鍵詞:射頻微波印刷電路板
這就是為什麼在過去幾年裡,我們必須投資於微波與射頻印刷電路板,以便擴展我們的製造能力,並成為高頻層壓板的全球生產商。射頻和微波印刷電路板具有傳導射頻或微波信號的元件。
總的來說,這些應用需要其層壓板具有超越簡單標準FR-4特性的電氣、熱、機械或其他性能表現。由於我們在製造基於PTFE的微波層壓板方面擁有豐富經驗,我們知道大多數應用都要求高可靠性以及低公差。
混合印刷電路板是射頻與微波印刷電路板的一個特殊類別,它在疊層結構中同時使用了FR-4和PTFE或任何其他材料。
印刷電路板材質庫存
考慮到每個射頻印刷電路板應用的所有不同特性,我們已與羅傑斯、阿隆、尼爾科、泰康尼克等主要材料供應商建立了戰略合作關係。儘管大多數庫存都是專業化的;但我們倉庫中確實有相當充足的羅傑斯(4003和4350系列)、阿隆等公司的產品庫存。很少有公司願意這樣做,因為為了實現快速響應而持有庫存的成本通常非常高昂。
用於製造高科技電路板的高頻層壓板,由於信號的敏感性以及大多數應用中與熱傳導相關的問題,使得此類電路板的設計過程變得複雜。與傳統印刷電路板中使用的FR-4材料相比,最佳的高頻印刷電路板材料表現出較低的熱導率。
射頻與微波信號對噪聲極其敏感,並且比傳統數位電路板具有更高的阻抗要求。必須採用接地層和阻抗控制走線上足夠大的彎曲半徑,才能使設計以最佳方式運行。目前,幾乎所有的印刷電路板組裝商和製造商都提供用於許多電子產品的標準印刷電路板。但並非所有廠商都具備製造射頻和微波印刷電路板的能力。電子設備需求的增長和新發展促進了這些印刷電路板的廣泛進步。
由於電路的波長取決於其頻率和材料,具有較高介電常數(Dk)值的射頻微波印刷電路板材料可以實現最小的印刷電路板,因為可以針對特定阻抗和特定頻率範圍使用微型化電路設計。在大多數情況下,為了獲得更高的Dk,會在多層結構中使用Dk為6或更高的層壓板與成本較低的FR-4材料相結合。
了解可用印刷電路板材質的CTE(熱膨脹係數)、介電常數、熱係數、TCDK(介電常數溫度係數)、DF(損耗因數),甚至相對介電常數和損耗角正切等項目,將有助於射頻印刷電路板設計師開發出滿足並可能超越預期特性的設計。
在最終決定要使用的基板材質類型之前,需要確定某些其他因素,其中一些包括針對一系列板厚的線寬,這可以在電路工作頻率以及主要元件的近似尺寸確定後再作最終決定。
不同的射頻印刷電路板材質類型包括:
聚四氟乙烯(PTFE)以陶瓷強化,展現出卓越的電氣與機械穩定性。羅傑斯RO3000系列電路材料具有良好的機械性能,且介電常數(Dk)保持不變,這意味著採用不同介電常數材料的多層板設計不會出現翹曲或可靠性問題。泰康尼克RF系列產品具有低損耗因數與高導熱性,因此不會像其基於碳氫化合物的競爭產品那樣氧化、變黃或出現介電常數與損耗因數的向上漂移。
美韌6印刷電路板材質——超低損耗、高耐熱且無鹵素的組件。高玻璃化轉變溫度以及碳氫樹脂基美韌6的最小膨脹率——使其成為高密度互連(HDI)和高速(3 GHzup)應用的理想選擇材料。
編織玻璃纖維強化聚四氟乙烯層壓板採用極輕量的編織玻璃纖維製成,其尺寸穩定性甚至優於短切纖維強化聚四氟乙烯複合材料。此類材料,例如泰康尼克TL系列材料,其損耗因數或損失因數確實很低;因此,它是專為77 GHz設計的雷達應用以及其他毫米波頻率天線的理想選擇。
碳氫陶瓷層壓板用於微波和毫米波頻率設計,因為這種低損耗材料與其他聚四氟乙烯材料相比,便於電路製造且性能均衡。羅傑斯RO4000系列產品提供廣泛的介電常數範圍(2.55-6.15),並具有中等到高的導熱率(0.6-0.8)。
存在填充玻璃或陶瓷的聚四氟乙烯層壓板,例如羅傑斯RT/duroid高頻電路材料,具有低電氣損耗、低吸濕性和低脫氣特性,適用於太空用途。
熱固性微波層壓板具有低熱膨脹係數、與銅匹配的熱膨脹係數以及良好的機械耐久性。羅傑斯TMM系列是高頻層壓板,特別適用於可靠性要求高的帶狀線和微帶線電路。
專業加工設備
大多數微波/射頻印刷電路板的加工與標準製造設備相似。然而,最複雜的設計解決方案預設需要使用專業設備。我們進行了重大投資,因此內部擁有:等離子蝕刻設備,用於確保通孔質量高,以滿足先進技術鑽孔穿透的要求。在等離子蝕刻中,基板的通孔和其他表面將使用等離子體或蝕刻氣體進行蝕刻,為後續塗層預留空間。雷射直接成像設備相較於更傳統的曝光工具,使我們能夠實現更精細的線路寬度和前後對位精度。許多不同材料需要雷射鑽孔設備,因為機械切割會留下毛邊、纖維鬆弛甚至因熱變色。這也有助於我們確保在客戶的每一份訂單中提供最高品質的微孔。
射頻與微波印刷電路板組裝的標準流程
目前幾乎所有的印刷電路板組裝商和製造商都提供應用於許多電子產品的標準印刷電路板。但並非所有廠商都具備製備射頻和微波印刷電路板的能力。電子設備需求的增長和新發展推動了這些印刷電路板的廣泛進步。以下列出了製造這些印刷電路板時需要考慮的一些重要事項。
射頻微波印刷電路板採用優質材料製造,例如高階FR4、陶瓷填充碳氫化合物等。這些材料之所以廣受歡迎,是因為其厚度充足且能輕易彎曲成多種形狀。它們具備理想的熱膨脹係數(CTE)規格,有助於提供穩定的板體結構,使其在極端環境下的功能性得以增強。
用於射頻與微波印刷電路板的材料必須確保電路板在各類惡劣條件下均能維持性能。
高溫材料意味著實現高層數設計成為可能,其中包含極精細的幾何結構與細節圖案。
此類電路板亦整合雷射設備進行成像,並用於實現窄幅線路追蹤。
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