- Vías ciegas, vías enterradas, Circuito Impreso Ultra HDI
- Material de PCB de alta frecuencia y baja pérdida
- Materiales: TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9
- Materiales: RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i
Circuito Impreso de Alta Frecuencia
Cualquier circuito impreso que opere a una frecuencia de 100 MHz o superior puede considerarse un circuito impreso de alta frecuencia. Los materiales de laminado utilizados para fabricar estas placas presentan constante dieléctrica baja, alto CTE, bajo factor de pérdidas y compuestos avanzados. Estos circuitos se emplean en aplicaciones militares, médicas y de comunicaciones avanzadas, como GPS, radares y estaciones base.
Un circuito impreso de alta frecuencia, ya sea rígido o flexible, ofrece velocidades de flujo de señal más rápidas y un rango de frecuencia de hasta 100 GHz. Es importante destacar que existen numerosos materiales diseñados para operar en niveles de alta frecuencia. Los circuitos impresos de alta frecuencia (HF PCBs) se caracterizan por una constante dieléctrica (Dk) más baja, un factor de disipación (Df) reducido y bajos niveles de expansión térmica. Se utilizan habitualmente en
Capacidades en Circuitos Impresos de Alta Frecuencia
En el diseño de circuitos impresos de alta frecuencia, es fundamental que el ingeniero de diseño colabore con el proveedor de PCB para seleccionar los materiales que cumplan con los requisitos de rendimiento en frecuencia deseados y establecer la estructura de capas correcta. A diferencia de algunos competidores, Benchuang Electronics cuenta con amplia capacidad de ingeniería y experiencia en perforación de profundidad controlada, fresado de profundidad controlada y perforación posterior. Esto significa que tenemos la tecnología, la experiencia y el conocimiento para ayudarle a diseñar y fabricar el circuito impreso de alta frecuencia adecuado desde el principio.
Directrices de Diseño para Circuitos Impresos de Alta Frecuencia
Descargue nuestras directrices de diseño para circuitos impresos de alta frecuencia
Para evitar errores desde el inicio, hemos recopilado nuestras directrices de diseño, que pueden utilizarse como lista de verificación.
El archivo enumera algunas de las características de fabricación típicamente asociadas con los circuitos impresos de alta frecuencia. Los límites de características mencionados no son exhaustivos; nuestros ingenieros experimentados también han trabajado con todo tipo de materiales para PCB, por lo que poseen el conocimiento y la experiencia necesarios para ofrecer recomendaciones y responder todas sus preguntas sobre circuitos impresos de alta frecuencia. Lo más importante es que saben cómo asistir en la fabricabilidad y los posibles factores de costo de un proyecto.
| Description | Production | Advanced |
|---|---|---|
| Inner Layer | ||
| Min.Trace/Space | 1.5mils / 1.5mils | 1.2mils / 1.5mils |
| Min. Copper Thickness | 1/3oz | 1/7 oz |
| Max. Copper Thickness | 10oz | 30oz |
| Min. Core Thickness | 2mils | 1.5mils |
| Line/ pad to drill hole | 7mils | 6mils |
| Line/ pad to board edge | 8mils | 7mils |
| Line Tolerance | +/-10% | +/-10% |
| Board Dimensions | ||
| Max. Finish Board Size | 19”X26” | 20”X28” |
| min. Finish Board Size | 0.2"X0.2" | 0.15"X0.15" |
| Max. Board Thickness | 0.300"(+/-10%) | 0.350"(+/-8%) |
| Min. Board Thickness | 0.007"(+/-10%) | 0.005"(+/-10%) |
| Lamination | ||
| Layer Count | 60L | 100L |
| Layer to Layer Registration | +/-4mils | +/-2mils |
| Drilling | ||
| Min. Drill Size | 6mils | 5mils |
| Min. Hole to Hole Pitch | 16mils(0.4mm) | 14mils(0.35mm) |
| True position Tolerance | +/-3mils | +/-2mils |
| Slot Diameter Tolerance | +/-3mils | +/-2mils |
| Min gap from PTH to track inner layers | 7mils | 6mils |
| Min. PTH edge to PTH edge space | 9mils | 8mils |
| Plating | ||
| Max. Aspect Ratio | 28:1 | 30:1 |
| Cu Thickness in Through hole | 0.8-1.5 mils | 2 oz |
| Plated hole size tolerance | +/-2mils | +/-1.5mils |
| NPTH hole tolerance | +/-2mils | +/-1mils |
| Min. Via in pad Fill hole size | 6mils | 4mils |
| Via in pad Fill Material | Epoxy resin/Copper paste | Epoxy resin/Copper paste |
| Outer Layer | ||
| Min. Trace/Space | 2mils / 2mils | 1.5mils / 1.5mils |
| Min. pad over drill size | 6mils | 5mils |
| Max. Copper thickness | 12 oz | 30 oz |
| Line/ pad to board edge | 8mils | 7mils |
| Line Tolerance | +/-15% | +/-10% |
| Metal Finish | ||
| HASL | 50-1000u” | 50-1000u” |
| HASL+Selective Hard gold | Yes | Yes |
| OSP | 8-20u” | 8-20u” |
| Selective ENIG+OSP | Yes | Yes |
| ENIG(Nickel/Gold) | 80-200u”/2-9 u” | 250u”/ 10u” |
| Immersion Silver | 6-18u” | 6-18u” |
| Hard Gold for Tab | 10-80u” | 10-80u” |
| Immersion Tin | 30u”min. | 30u” min. |
| ENEPIG (Ni/Pd/Au) | 125u"/4u"/1u” min. | 150u"/8u"/2u” min. |
| Soft Gold (Nickel/ Gold) | 200u”/ 20u”min. | 200u”/ 20u” |
| Solder Mask | ||
| S/M Thickness | 0.4mils min. | 2mils max. |
| Solder dam width | 4mils | 3mils |
| S/M registration tolerance | +/-2mils | +/-1.5mils |
| S/M over line | 3.5mils | 2mils / 2mils |
| Legend | ||
| Min. Space to SMD pad | 6mils | 5mils |
| Min. Stroke Width | 6mils | 5mils |
| Min. Space to Copper pad | 6mils | 5mils |
| Standard Color | White , Yellow, Black | N/A |
| Electrical Testing | ||
| Max. Test Points | 30000 Points | 30000 Points |
| Smallest SMT Pitch | 16mils(0.4mm) | 12mils(0.3mm) |
| Smallest BGA Pitch | 10mils(0.25mm) | 6mils(0.15mm) |
| NC Rout | ||
| Min. Rout to copper space | 8mils | 7mils |
| Rout tolerance | +/-4mils | +/-3mils |
| Scoring (V-cut) | ||
| Conductor to center line | 15mils | 15mils |
| X&Y Position Tolerance | +/-4mils | +/-3mils |
| Score Anger | 30o/45o | 30o/45o |
| Score Web | 10mils min. | 8mils min. |
| Beveling | ||
| bevel anger | 20-71o | 20-71o |
| Bevel Dimensional Tolerance | +/-10mils | +/-10mils |
| Impedance controll | ||
| Impedance controll | +/-10% | +/-7% |
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Materiales para Circuitos Impresos de Alta Frecuencia
Se requieren materiales especiales para lograr la alta frecuencia que ofrece este tipo de circuito impreso. Existen diversos materiales de sustrato que respaldarán su diseño y pueden variar según las velocidades de señal requeridas y la aplicación/entorno de la placa de circuito.
En términos de precio, el FR4 es el más económico en comparación con los materiales dedicados de alta velocidad y el Teflón, siendo este último el más costoso. Sin embargo, el FR-4 comienza a perder rendimiento cuando la velocidad de la señal supera los 1,6 GHz.
Los sustratos de última generación, el Teflón y los circuitos flexibles son las mejores opciones en cuanto a Dk, Df, absorción de agua y resistencia en el entorno.
Si un circuito impreso requiere una frecuencia superior a 10 GHz, los sustratos de nueva generación, el Teflón y los sustratos flexibles son la mejor opción, ya que son muy superiores al material FR-4 tradicional.
Los proveedores más comunes de sustratos de alta velocidad son Rogers, Isola, Taconic y los materiales Megtron de Panasonic. Todos estos materiales suelen tener un Dk más bajo y menores pérdidas.
Propiedades de los Materiales para Circuitos Impresos de Alta Frecuencia
Hay algunas propiedades de los materiales que deben considerarse al buscar materiales para circuitos impresos de alta frecuencia. Existen múltiples fabricantes que producen estos materiales, y todos compiten entre sí en función de las propiedades electromagnéticas de los materiales que fabrican. Puede encontrar todas las propiedades que mencionaré a continuación en las hojas de datos proporcionadas por el proveedor.
Dk y Df (Factor de Pérdidas)
Este es probablemente el punto más común que todos buscarán al revisar las hojas de datos. Los proveedores de materiales reportan estos valores en frecuencias específicas, generalmente 1 GHz o 10 GHz, dependiendo del mercado objetivo del material. Creo que la mayoría de los diseñadores comenzarán buscando esta especificación porque trabajarán con un sistema que requiere bajas pérdidas, por lo que generalmente empezarán comparando los valores de pérdidas dieléctricas.
El factor importante en el que enfocarse depende del tipo de circuito impreso de alta frecuencia que desee diseñar:
- Si su objetivo es diseñar circuitos impresos de RF muy pequeños, entonces necesita una parte real de la constante dieléctrica más grande.
- Si su objetivo es minimizar las pérdidas, debe buscar una parte imaginaria de la constante dieléctrica más baja.
Si sus interconexiones son muy largas y existe el riesgo de pérdidas excesivas, debe utilizar un material con una parte imaginaria de la constante dieléctrica más pequeña. La parte real (Dk) no tiene relación con las pérdidas dieléctricas cuando la impedancia está fija en su valor objetivo. Sin embargo, el Dk sí importa porque determina la longitud de onda de su señal de operación en el circuito impreso de alta frecuencia. Los circuitos más pequeños generalmente requieren una longitud de onda más corta, lo que significa que necesitará un valor de Dk más alto.
Un punto importante que surge en cualquier circuito impreso de RF que depende de la resonancia (como guías de onda, antenas y resonadores) es la dirección del campo eléctrico. La constante dieléctrica de los materiales del sustrato será diferente en cada eje del material, por lo que la constante dieléctrica que determinará la velocidad de propagación de la onda y la resonancia dependerá de la dirección del campo eléctrico en el sistema. Estas diferencias pueden ser solo del 5%, pero son relevantes en estructuras de alto factor Q, como resonadores cortos y emisores que soportan señales moduladas. El valor de la constante dieléctrica correspondiente a diferentes direcciones de polarización eléctrica debe especificarse en las hojas de datos del material.
Espesores y Tamaños de Panel Disponibles
- Utilizar un valor de Dk más alto para obtener circuitos más pequeños.
- Utilizar un laminado más delgado para obtener circuitos más pequeños.
| Typical Thicknesses1 | |
|---|---|
| Inches | mm |
| 0.010 | 0.25 |
| 0.020 | 0.51 |
| 0.030 | 0.76 |
| 0.060 | 1.52 |
| Typical Panel Sizes2 | |
|---|---|
| Inches | mm |
| 12 x 18 | 205 x 457 |
| 16 x 18 | 406 x 457 |
| 18 x 24 | 457 x 610 |
| 36 x 48 | 914 x 1220 |
¿Qué materiales se utilizan típicamente para placas de alta frecuencia?
Los siguientes materiales son adecuados para el proceso de fabricación de circuitos impresos de alta frecuencia:
- Materiales como Isola I-speed, Isola Astra y Tachyon presentan bajas pérdidas en altas frecuencias.
- Rogers 4350B y Panasonic Megtron 6
- Rogers 4350B muestra bajas pérdidas y es adecuado para el rango de frecuencia de 500 MHz a 3 GHz.
- Panasonic Megtron 6 también presenta bajas pérdidas y es adecuado para frecuencias de 3 GHz y superiores.
En términos simples, se trata de un circuito impreso multicapa diseñado para transportar señales de un punto a otro a una frecuencia y velocidad específicas. Las señales suelen estar controladas en impedancia y ubicadas en capas específicas a lo largo del circuito impreso de alto rendimiento.
Los PCB generalmente se fabrican en materiales laminados especiales como Rogers, Taconic, Isola o Arlon, por mencionar algunos. La placa puede ser rígida, flexible o una combinación rígido-flexible, y está disponible en múltiples tamaños, formas y espesores.
La selección de materiales, la estructura de capas, el ancho y espaciado de trazas, la ubicación de vías, el sistema de puesta a tierra y el análisis de integridad de señal son factores críticos que deben considerarse al diseñar circuitos impresos de alta frecuencia. Estos PCB son un tipo de sustrato electrónico diseñado para manejar señales de alta frecuencia. Se utilizan en diversas aplicaciones, como sistemas de comunicación, sistemas de radar y equipos médicos. Un diseño adecuado de estos circuitos impresos resultará en una mejor calidad de señal y un mayor rendimiento del sistema.
Consejos para el Diseño de Circuitos Impresos de Alta Frecuencia
- Selección de Materiales
- Estructura de Capas
- Ancho y Espaciado de Trazas
- Ubicación de Vías
- Sistema de Puesta a Tierra
- Integridad de Señal
Al diseñar circuitos impresos para su aplicación, es fundamental utilizar materiales que proporcionen el rendimiento necesario para garantizar el éxito del proyecto. Si requiere un diseño específico para aplicaciones de alta frecuencia, microondas o radiofrecuencia (RF), deberá colaborar con un fabricante para obtener los laminados adecuados que mantengan el rendimiento óptimo. Estos laminados suelen requerir diferentes tipos de materiales B-stage/prepreg o láminas de unión para su laminación en diseños de circuitos impresos multicapa. La serie más utilizada es la Rogers RO4000. Consulte con un experto de Benchuang Electronics para conocer los materiales más adecuados para sus PCBs.
Desde entonces, hemos seguido mejorando nuestra experiencia con diferentes materiales base, y hoy en día podemos procesar una amplia variedad de materiales, incluso en estructuras híbridas.
Los circuitos impresos de alta frecuencia se utilizan típicamente en aplicaciones de radio y electrónica digital de alta velocidad, como comunicaciones inalámbricas 5G o 6G, sensores de radar automotriz, aeronáutica, satélites y más.
En comparación con los circuitos impresos fabricados con materiales FR4 convencionales, los laminados de alta frecuencia ofrecen menor atenuación y propiedades dieléctricas más estables. Benchuang Electronics se especializa en la fabricación de circuitos impresos multicapa y HDI utilizando materiales dieléctricos de alta frecuencia.
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- Materiales: TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9
- Materiales: RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i