- Sokeat läpivientireiät, hautautuneet läpivientireiät, Ultra HDI-piirilevyt
- Korkeataajuinen vähähäviöinen piirilevymateriaali
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 -materiaalit
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i -materiaalit
RF Piirilevyt
RF- ja mikroaaltopiirilevyt käsittelevät megahertsien gigahertsien taajuusalueiden (erittäin matalista erittäin korkeisiin taajuuksiin) signaaleja, joita käytetään yleisesti viestintäsignaaleissa kaikessa matkapuhelimista sotilasjärjestelmien tutkiin.
RF-/mikroaalto-signaalit ovat erittäin herkkiä kohinalle, ristipuheelle ja teholle.
RF-tekniikan integroinnissa piirilevyille on monia huomioitavia seikkoja, kuten tiivis komponenttitiheys, useat pintakäsittelyvaihtoehdot, piirilevyn paksuuden vaatimukset, luotettavuusvaatimusten vaihtelut ja jopa substraattimateriaalin valinta. Lisäksi RF-/mikroaalto-suunnittelu voi vaatia erikoistuneita valmistuslaitteita.
Benchuang Electronics valmistaa laadukkaita RF-piirilevyjä ja mikroaaltoprototyyppejä PTFE- ja ei-PTFE-materiaaleilla signaalien eheyden takaamiseksi.
RF-/mikroaalto-piirilevyjen valmistuskyvyt
Olemme ylpeitä syvästä insinöörikokemuksestamme sekä kehittyneestä teknologiasta ja laitteistosta, jonka avulla pystymme hoitamaan minkä tahansa projektin kokonaisuudessaan asettelusta kokoonpanoon huippuluokan tiloissamme. Tämä sisältää radio-taajuisuuden (RF) ja mikroaaltojen piirilevyjen valmistuksen.
RF-piirilevyjen suunnitteluohjeet
Lataa RF-piirilevyjen suunnitteluohjeemme
Virheiden välttämiseksi alusta alkaen olemme koonneet suunnitteluohjeemme, joita voidaan käyttää tarkistuslistana.
Tiedosto listaa joitakin valmistusominaisuuksia, jotka ovat tyypillisesti liittyneet RF-piirilevyihin. Luetellut ominaisuusrajat eivät ole kattavia; Kokeneilla insinööreillämme on työkokemusta kaiken tyyppisistä piirilevymateriaaleista, joten heillä on osaamista ja asiantuntemusta tarjota suosituksia ja vastata kaikkiin RF-piirilevyihin liittyviin kysymyksiin. Kaikkein tärkeintä on, että he tietävät, kuinka auttaa valmistettavuuden ja projektin mahdollisten kustannusvaikuttajien suhteen.
| 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% |
Katso lisää +
Joitakin dielektrisiä ja lämpöominaisuuksia RF-piirilevymateriaaleille.
RF-piirilevyjen materiaalit
FR4-materiaalit ovat hyväksyttäviä RF-siirtolinjoille ja liitännöille, jotka toimivat WiFi-taajuuksiin (~6 GHz) asti. Näitä taajuuksia korkeammilla taajuuksilla RF-insinöörit suosittavat vaihtoehtoisten materiaalien käyttöä RF-signaalien etenemisen ja painettujen RF-piirien suunnittelun tukemiseksi. Vakiomalliset FR4-laminaatit käyttävät hartseilla täytettyjä lasikuituverkkoja komponenttien kiinnittämiseen, mutta nämä kuitukudoksen vaikutukset tietyissä materiaaleissa voivat aiheuttaa signaali- ja tehointegriteettiongelmia, jos valmistusprosessia ei ole määritelty asianmukaisesti.
Vaihtoehtoiset materiaalijärjestelmät käyttävät PTFE-pohjaisia laminaatteja ja bondply-materiaaleja liittämään PTFE-kerroksen seuraavaan kerrokseen piirilevypinossa. Näiden materiaalien häviötangentti on pienempi kuin FR4-materiaaleilla, joten signaalit voivat kulkea pidemmän matkan heikkenemättä ja pysyä silti hyväksyttävissä rajoissa. Näiden laminaattien tulisi muodostaa substraatti, joka tukee RF-siirtolinjoja erittäin korkeilla taajuuksilla, kuten 77 GHz:n tutkassa, tai erittäin pitkillä liitännöillä matalammilla taajuuksilla, kuten 6 GHz:n WiFi:ssä. Alla oleva taulukko esittää yhteenvedon tärkeimmistä materiaaliominaisuuksista yleisimmissä RF-piirilevymateriaaleissa.
Tämä ei ole täydellinen luettelo RF-piirilevymateriaaleista, vaikka edellä mainitut materiaalit ovatkin erittäin suosittuja.
RF-/mikroaalto-piirilevyjen materiaaliominaisuudet
RF-/mikroaalto-piirilevyt rakennetaan tyypillisesti edistyneistä komposiiteista, joilla on erityiset ominaisuudet dielektriselle vakiokertoimelle (Er), häviötangentille ja lämpölaajenemiskertoimelle (CTE).
Korkeataajuiset piirimateriaalit, joilla on alhainen ja vakaa Er sekä häviötangentti, mahdollistavat nopeiden signaalien kulkemisen piirilevyn läpi pienemmällä impedanssilla kuin standardi FR-4 -piirilevymateriaalit. Näitä materiaaleja voidaan sekoittaa samaan kerrospinoon optimaalisen suorituskyvyn ja kustannustehokkuuden saavuttamiseksi.
Pysyy erittäin vakaina korkean lämpötilan ympäristöissä toimien erittäin matalista erittäin korkeisiin taajuuksihin
Mahdollistaa erittäin hienojakoisten komponenttien tehokkaan sijoittelun, mukaan lukien joissakin tapauksissa paljaan piirin liittämisen
Helpottaa useiden kerrosten ja niiden piirteiden kohdistamista monimutkaisessa piirilevyn asettelussa
Esimerkki hybridipinosta Rogers PTFE -laminaatilla.
Käänteinen 4-kerroksinen pino, jossa käytetään vain PTFE-materiaaleja.
RF-/mikroaalto-piirilevyn kerrospino
Kun olet valinnut laminaatti- ja bondply-materiaalit RF-suunnitelmallesi, on aika lisätä ne kerrospinoosi. Vaikka voitaisiin rakentaa kokonainen monikerroksinen piirilevypino RF-materiaaleista, tätä ei yleensä tarvita, ja se voi olla liian kallista. Yksi vaihtoehto on rakentaa hybridipino, jossa RF-laminaatti sijoitetaan päällimmäiseksi kerrokseksi tukemaan RF-siirtolinjoja ja piirejä, ja sisäkerrosta käytetään maatasojen, digitaalisten signaalien reitityksen ja tehon tukemiseen. Vastakkainen kerros voi myös tukea digitaalisia komponentteja, joiden on oltava yhteydessä RF-etupääosiin, ADC-muuntimiin RF-signaalien keräämiseksi tai muihin komponentteihin.
Jos RF-piirilevyn asettelussa ei tarvita digitaalista osiota, voidaan käyttää 2- tai 3-kerroksista piirilevyä RF-laminaateilla, joilla on vakio- tai lähes vakiopaksuus. Kun olet määrittänyt piirilevyn kerrospaksuuden ja materiaalijärjestelmän, sinun on määritettävä RF-juontojen impedanssi.
Toinen esimerkki ilman edellä näytettyä hybridimateriaaliyhdistelmää on annettu alla olevassa kerrospinotaulukossa. Tässä esimerkissä uloimpina kerroksina käytetään paksumpia Rogers-ydinmateriaaleja (RO4350B) tarjoamaan paksu perusta signaalien reititykselle pintakerroksessa, kun sisäkerros toimii maatasona. Sisäkerros on bondply-materiaali (RO4450F), ja sitä käytetään prepreginä, joka liittää kaksi ytintä toisiinsa. Tämä on vain yksi monista RF-suunnittelussa käytetyistä kerrospinotyyleistä. Tärkeää tässä on bondply-kerrosten käyttö, jotka toimivat periaatteessa kuten prepregit standardipiirilevypinossa.
Miksi käyttäisimme paksumpia kerroksia tukemaan piirisuunnittelua? Tähän on tärkeitä syitä, jotka liittyvät juontojen mitoitukseen impedanssitavoitteiden saavuttamiseksi samalla kun häviöitä vähennetään sekä parasiittisten kapasitanssien/induktanssien hallintaan RF-piireissä olevien komponenttien osalta.
Hybridi RF mikroaalto-piirilevy
Hybridi monikerrospiirilevy on piirilevy, jossa käytetään erilaisia materiaaleja sähköisten ominaisuuksien optimoimiseksi ja järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi erityisesti korkeataajuisissa RF-sovelluksissa. Suurin haaste tämän tyyppisten piirilevyjen valmistuksessa on erilaisten piirimateriaalien lämpölaajenemiskertoimien (CTE) hallitseminen sekä piirilevyn valmistuksen että komponenttien asennuksen aikana.
Tyypillisesti nämä suunnitelmat sisältävät FR-4-materiaalin ja PTFE-laminaattien yhdistelmiä, mikä mahdollistaa sekä RF-toiminnallisuuden että digitaalisen toiminnallisuuden tiivistämisen samalle piirilevylle. Tämä voi vähentää laitteen kokoa ja kustannuksia.
Kaikki maailmanluokan laminaattivalmistajat, kuten Isola, Rogers, Arlon ja Taconic, ovat julkaisseet merkittävää teknistä tietoa laminaattiensa ominaisuuksista ja suorituskyvystä. Seuraavissa osioissa korostamme joitakin tarjoamiamme ominaisuuksia sekä asioita, joita tulisi välttää hybridi-RF-piirilevyjä suunniteltaessa.
Hybridi-RF-piirilevyn laminaattirakenteen huomioon ottaminen
Erilaisten materiaalien käyttäminen piirilevyssä edellyttää kokemusta sekä laminaattien fysikaalisista ominaisuuksista että käytettävien laitteiden kyvyistä. Kaikkien kerrosten (kuten FR4, PTFE ja kupari) CTE-arvojen perusteella jokainen materiaali laajenee eri nopeudella korkeissa lämpötiloissa (esim. laminaatiossa). Tämä voi aiheuttaa merkittäviä kohdistusongelmia, kun yksi materiaali kutistuu ja toinen laajenee, ja se voi myös johtaa kuparin ja substraatin erottumiseen. Siksi kaikkia materiaaleja ei tulisi käyttää hybridisovelluksissa, koska ne eivät ole valmistettavissa halutusta suorituskyvystä riippumatta.
Suunnitteluprosessin alkuvaiheessa tehtävä yhteistyö piirilevyn valmistajan kanssa tuottaa parhaat tulokset, koska he tietävät parhaiten, mitkä materiaalit toimivat yhdessä. Esimerkiksi Rogers 5880 on erinomainen RF-materiaali, jota käytetään erityisen luotettavissa sovelluksissa. Suurin haaste materiaalin kanssa on, että se supistuu (kutistuu), kun kupari etsataan pois, joten valmistajan on ymmärrettävä, miten tämä vaikuttaa heidän prosessiinsa, jotta voidaan kompensoida tätä ongelmaa.
Hybridirakenteet sisältävät tyypillisesti alhaisen häviötekijän omaavan materiaalin, kuten Nelco tai Rogers, yhdistettynä toiseen ydinmateriaaliin, kuten FR-4.
Hybridimikroaalto-piirilevyn kerrospinon haasteet
RF-/mikroaalto-sovelluksissa on erityisen tärkeää pysyä suunnittelun toleranssien rajoissa, jotta vaaditut taajuudet saavutetaan. Yksi hybridisuunnittelun kerrospinon hallinnan vaikeimmista haasteista on kerrospaksuuden yhdenmukaisuuden säilyttäminen paneelista toiseen ja jopa yksittäisissä osissa joissakin sovelluksissa. Koska materiaaleja on useampaa kuin yksi, myös prepreg-tyyppejä (liimausjärjestelmiä) on useampia, joita voidaan käyttää suunnitelman laminaatioon.
Monissa RF-suunnitelmissa on RF-signaalikerroksia, joissa on suuria avoimia alueita (kuparittomia) etsauksen jälkeen. Valmistaja käyttää erilaisia tekniikoita varmistaakseen, että kerrosten välillä on riittävästi eristystä ja että kokonaispaksuus on yhdenmukainen.
Monissa tapauksissa ei-virtaus-FR-4-prepreg on paras ratkaisu paksuuden yhdenmukaisuuden säilyttämiseksi, mutta se voi lisätä materiaalia kokonaiskerrospinoon ja muuttaa koko pakkauksen sähköisiä ominaisuuksia.
RF-piirilevymateriaalien varastointi
Koska jokaisessa RF-piirilevysovelluksessa on erilaisia ominaisuuksia, olemme kehittäneet yhteistyösuhdetta keskeisten materiaalitoimittajien, kuten Rogersin, Arlonin, Nelcon ja Taconicin, kanssa. Vaikka monet materiaalit ovat erikoistuneita, pidämme varastossamme merkittäviä määriä Rogersin (4003- ja 4350-sarjat) ja Arlonin tuotteita. Harvat yritykset ovat valmiita tekemään näin korkeiden varastointikustannusten vuoksi, jotta voidaan reagoida nopeasti.
Korkean teknologian piirilevyjen valmistus korkeataajuisilla laminaateilla voi olla haastavaa signaalien herkkyyden ja lämmönsiirron hallinnan vuoksi. Parhailla korkeataajuisilla piirilevymateriaaleilla on alhainen lämmönjohtavuus verrattuna tavallisten piirilevyjen FR-4-materiaaleihin.
RF- ja mikroaalto-signaalit ovat erittäin herkkiä kohinalle ja niiden impedanssitoleranssit ovat tiukemmat kuin perinteisillä digitaalisilla piirilevyillä. Maatasojen käyttö ja riittävän suuren kaarresäteen säilyttäminen impedanssihallituissa juontimissa voi auttaa suunnitelmaa toimimaan mahdollisimman tehokkaasti.
Koska piirin aallonpituus riippuu taajuudesta ja materiaalista, korkeamman dielektrisen vakion (Dk) omaavat piirilevymateriaalit voivat johtaa pienempiin piirilevyihin, koska miniatyyrisiä piirisuunnitelmia voidaan käyttää tietyissä impedanssi- ja taajuusalueissa. Usein korkean Dk:n laminaatit (Dk 6 tai enemmän) yhdistetään edullisempiin FR-4-materiaaleihin hybridimonikerroksisten suunnitelmien luomiseksi.
Lämpölaajenemiskertoimen (CTE), dielektrisen vakion, lämpötilakertoimen, dielektrisen vakion lämpötilakertoimen (TCDk), häviötekijän (Df) ja jopa suhteellisen permittiivisyyden ja häviötangentin ymmärtäminen saatavilla olevista piirilevymateriaaleista auttaa RF-piirilevyn suunnittelijaa luomaan robustin suunnitelman, joka ylittää vaaditut odotukset.
RF-piirilevyjen valmistuksen ja testauksen huomioon otettavat seikat
RF-piirilevyjä suunniteltaessa on ratkaisevan tärkeää ottaa huomioon valmistus- ja testausnäkökohdat, jotta tuotanto onnistuu ja suorituskyky on luotettavaa. Tiivis yhteistyö piirilevyn valmistajan kanssa on suositeltavaa erityisten valmistusvaatimusten ratkaisemiseksi.
Valmistusprosessin tulisi täyttää korkeataajuisten suunnitelmien vaatimukset. Kontrolloitu impedanssien testaus ja kerrospinon varmistaminen ovat olennaisia vaiheita suunnitelman vaatimusten täyttämiseksi.
Valmistuksen jälkeinen testaus on ratkaisevan tärkeää RF-piirilevyn suorituskyvyn varmistamiseksi. Testausmenetelmillä, kuten aikadomainen reflektometria (TDR), voidaan tunnistaa impedanssierot, signaalien heijastumiset tai muut signaalin eheysongelmat. RF-piirien testaaminen sopivilla instrumenteilla, kuten verkkotarkkailijoiden, spektrianalysaattoreiden ja vektorisignaalianalysaattoreiden avulla, voi vahvistaa suunnitelman suorituskyvyn.
Aloita RF- ja mikroaaltopiirilevyjen kanssa
- Sokeat läpivientireiät, hautautuneet läpivientireiät, Ultra HDI-piirilevyt
- Korkeataajuinen vähähäviöinen piirilevymateriaali
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 -materiaalit
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i -materiaalit