Высокочастотные платыстали ключевыми основополагающими компонентами в таких областях, как связь, радар и спутники. Его производительность напрямую определяет стабильность, уровень потерь и общую надежность передачи сигнала.
1. Технические характеристики и сценарии применения высокочастотных-плат.
Высокочастотные платы в основном используются для передачи сигналов с частотами, превышающими 1 ГГц, которые обычно встречаются в базовых станциях 5G, спутниковой связи, радиолокационных системах, аэрокосмическом электронном оборудовании и других сценариях. По сравнению с обычными платами, его технические барьеры в основном отражаются в трех основных показателях:
Низкая диэлектрическая проницаемость и низкий коэффициент потерь
При передаче высокочастотного сигнала диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала напрямую влияет на скорость сигнала, а коэффициент потерь определяет степень затухания энергии. Например, при связи в миллиметровом диапазоне 5G, если частота сигнала превышает 28 ГГц, а значение Dk материала печатной платы колеблется на 0,1, ошибка задержки сигнала увеличится до наносекундного уровня, что может привести к сбою канала связи. Поэтому в высокочастотных платах необходимо использовать специальные подложки, такие как политетрафторэтилен и жидкокристаллические полимеры, при этом значения Dk обычно контролируются в пределах 2,2–3,5, а Df ниже 0,001.
Технология высокоточной обработки
Высокочастотные печатные платы часто содержат много-слойные структуры (обычно 6–20 слоев), при этом точность ширины линии/межстрочного расстояния должна быть менее 50 мкм, а диаметр глухих/скрытых отверстий — всего 0,1 мм. Если взять в качестве примера антенные модули радара с фазированной решеткой, то на печатной плате необходимо разместить тысячи микрополосковых линий на площади 10 см² и обеспечить межслойное соединение посредством процессов лазерного сверления и плазменного травления с допуском погрешности менее 1/10 диаметра человеческого волоса.
экологическая стабильность
В экстремальных условиях, например в аэрокосмической отрасли, высокочастотные-платы должны выдерживать температурные удары в диапазоне от -55 до+125 градусов, а сопротивление изоляции не должно быть менее 10 ГОм при относительной влажности 95 %. Это требует от производственных компаний освоения специальных процессов, таких как вакуумное прессование и покрытие поверхности (например, химическое никелирование золотом) для повышения устойчивости подложки к коррозии и деформации.
2. Основная задача производства высокочастотных-плат.
Производство высокочастотных-плат – это типичный технологически трудоемкий процесс, включающий множество междисциплинарных областей, таких как материаловедение, электронная инженерия и точное производство. К основным проблемам относятся:
Выбор и подбор подложки
Существуют значительные различия в требованиях к субстрату для разных сценариев частоты. Например, в устройствах Wi-Fi с частотой 2,4 ГГц можно использовать эпоксидную стеклотканевую подложку FR-4 (Dk ≈ 4,4), а в радарах миллиметрового диапазона с частотой 60 ГГц необходимо использовать материалы Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) или материалы серии TaconicTLY ™. Производственным предприятиям необходимо создать базу данных подложек по нескольким категориям и проводить такие эксперименты, как тестирование диэлектрической проницаемости и сопоставление коэффициента теплового расширения, чтобы обеспечить совместимость материалов и схем проектирования.
Конструкция целостности сигнала
Высокочастотные сигналы подвержены таким факторам, как скин-эффект и электромагнитная связь, приводящим к искажению сигнала. Производственным предприятиям необходимо сотрудничать с клиентами для оптимизации многоуровневой структуры, например, с использованием конструкции встроенного конденсатора/индуктора, проводки дифференциальных сигналов и других технологий. В то же время следует использовать программное обеспечение для моделирования для прогнозирования потерь и контроля обратных потерь ниже -20 дБ и вносимых потерь ниже 0,5 дБ/дюйм.
Контроль согласованности процесса
Если взять в качестве примера процесс химического осаждения меди, то однородность толщины меди на стенках отверстий высокочастотных плат должна контролироваться в пределах ± 5 %. Если локальная толщина недостаточна, это может привести к отражению сигнала. Производственная линия должна быть оснащена онлайн-оборудованием AOI и рентгеновскими толщиномерами для отслеживания изменений апертуры и толщины покрытия в режиме реального времени, обеспечивая стабильный выход серийной продукции.