При проектировании высокочастотных печатных плат не все сценарии требуют использования высокочастотных-плат высокого класса, таких как RO4350B. Однако когда недостатки производительности обычных фр4 напрямую влияют на функциональность, надежность или выход массового производства продукта, необходимо решительно отказаться от обычных плат и обратиться квысокая частотаподложки, такие как RO4350B.
Надо отказаться от типичного сценария фр4
Рабочая частота, превышающая 5 ГГц: FR-4 имеет вносимые потери до 0,8 дБ/дюйм 5 ГГц, а после 10-дюймовой проводки амплитуда сигнала составляет всего 15% от исходного значения, что не может удовлетворить требования к передаче диапазонов частот миллиметровых волн выше 10 ГГц. Типичные примеры включают автомобильный радар миллиметрового диапазона 77 ГГц и модуль обратной связи миллиметрового диапазона 5G.
Требования к точности импеданса чрезвычайно высоки: структура плетения стекловолокна fr4 может вызвать неравномерное распределение диэлектрической проницаемости, колебания импеданса могут достигать ± 7 %, а высокая-точная регулировка импеданса 50 Ом ± 2 % не может быть достигнута, что может привести к чрезмерному коэффициенту отражения на ВЧ-порте.
Высокое энергопотребление и высокая температура рабочей среды: коэффициент теплового расширения FR-4 в направлении Z-намного выше, чем у медной фольги. После многократной пайки оплавлением скорость разрушения сквозных отверстий может достигать 1,2%. После непрерывной работы при высоких температурах в течение 2 часов отклонение импеданса может достигать 3 Ом. Надежность серьезно недостаточна в сценариях с сильным нагревом, таких как усилители мощности базовой станции.
Высокоскоростная-передача сигнала на большие расстояния: когда сигнал со скоростью 3 Гбит/с или выше проходит расстояние 5 см, затухание FR-4 превысит 3 дБ, что не соответствует требованиям передачи без искажений для медицинских эндоскопов 4K и плат высокоскоростного сбора данных.
Требования к долгосрочной надежности в суровых условиях: в широком диапазоне температур, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности, диэлектрическая проницаемость FR-4 может дрейфовать до 200 ppm/градус C при температуре, что намного выше, чем 50 ppm/градус C у RO4350B. Длительная эксплуатация может привести к нарушению стабильности сигнала.
Разумные сценарии для fr4 еще можно сохранить
Обычные цифровые платы управления и материнские платы бытовой электроники с рабочей частотой ниже 2 ГГц.
Не ВЧ-схемы, которые очень чувствительны к стоимости и не предъявляют строгих требований к низким потерям.
Плата смешанных сигналов, в основном состоящая из низкочастотных-сигналов и лишь с небольшим количеством высокоскоростной-проводки, может использовать локальную схему смешанного напряжения FR-4+RO4350B, чтобы сбалансировать производительность и стоимость.