- Vias aveugles, vias enterrés, Circuit Imprimé Ultra HDI
- Matériaux de circuits imprimés hyperfréquence à faible perte
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i
Circuit Imprimé Radiofréquence
Les Circuit Imprimé Radiofréquence et micro-ondes fonctionnent avec des signaux dans des gammes de fréquences allant du mégahertz au gigahertz (de très basse fréquence à extrêmement haute fréquence), couramment utilisés pour les signaux de communication dans divers appareils, des téléphones portables aux radars militaires.
Les signaux RF/micro-ondes sont hautement sensibles aux impacts du bruit, de la diaphonie et de la puissance.
De nombreuses considérations doivent être prises en compte lors de l'intégration de RF sur des Circuit Imprimé, notamment : - Densités de composants serrées - Multiples possibilités de finition de surface - Considérations sur l'épaisseur du Circuit Imprimé - Large gamme d'exigences de fiabilité - Choix des matériaux de substrat De plus, les conceptions RF/micro-ondes peuvent nécessiter un équipement de fabrication spécialisé.
Benchuang Electronics fabrique des Circuit Imprimé Radiofréquence de haute qualité et des prototypes micro-ondes utilisant des matériaux PTFE et non-PTFE pour assurer l'intégrité du signal.
Capacités en Circuit Imprimé Radiofréquence/Micro-ondes
Nous sommes fiers de disposer d’une expertise technique approfondie, de technologies avancées et d’équipements capables de gérer tout projet depuis la conception jusqu’à l’Assemblage de circuit imprimé dans nos installations ultramodernes. Cela inclut la fabrication de Circuit Imprimé Radiofréquence (RF) et micro-ondes.
Guide de conception des Circuit Imprimé Radiofréquence
Téléchargez notre guide de conception pour les Circuit Imprimé Radiofréquence
Pour éviter les erreurs dès le départ, nous avons compilé nos directives de conception à utiliser comme liste de contrôle.
Le fichier énumère certaines caractéristiques de fabrication typiquement associées aux Circuit Imprimé Radiofréquence. Les limites de caractéristiques listées ne sont pas exhaustives. Nos ingénieurs expérimentés ont travaillé avec tous les types de matériaux pour Circuit Imprimé et possèdent les connaissances nécessaires pour fournir des recommandations et répondre à toutes vos questions sur les Circuit Imprimé Radiofréquence. Plus important encore, ils savent comment optimiser pour la fabricabilité et identifier les facteurs influençant les coûts d’un projet.
| 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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Propriétés diélectriques et thermiques des matériaux pour Circuit Imprimé Radiofréquence.
Matériaux pour Circuit Imprimé Radiofréquence
Les matériaux FR4 sont acceptables pour les lignes de transmission RF et les interconnexions fonctionnant jusqu’aux fréquences WiFi (~6 GHz). Au-delà de ces fréquences, les ingénieurs RF recommandent d’utiliser des matériaux alternatifs pour supporter la propagation des signaux RF et les conceptions de circuits imprimés RF. Les stratifiés FR4 standard utilisent des tissus de fibre de verre imprégnés de résine pour maintenir les composants, mais ces effets de tissage dans certains matériaux peuvent créer des problèmes d’intégrité du signal et de l’alimentation si les procédures de fabrication ne sont pas correctement spécifiées.
Les systèmes de matériaux alternatifs utilisent des stratifiés à base de PTFE et des matériaux de liaison (bondply) pour assurer l'adhésion d'une couche PTFE avec la couche suivante dans l'empilement du Circuit Imprimé. Ces matériaux présentent une tangente de perte plus faible que les FR4, permettant aux signaux de parcourir de plus longues distances sans atténuation excessive tout en restant dans des marges acceptables. Ces stratifiés doivent constituer le substrat supportant les lignes de transmission RF à très hautes fréquences, comme les radars 77 GHz, ou pour des interconnexions très longues à des fréquences plus basses, comme le WiFi 6 GHz. Le tableau ci-dessous résume certaines propriétés importantes des matériaux RF PCB couramment utilisés
Cette liste n’est pas exhaustive, bien que les matériaux mentionnés ci-dessus soient très répandus.
Propriétés des Matériaux pour Circuit Imprimé Radiofréquence/Micro-ondes
Les Circuit Imprimé Radiofréquence/micro-ondes sont généralement fabriqués à partir de composites avancés présentant des caractéristiques très spécifiques concernant :
· La constante diélectrique (Er)
· La tangente de perte
· Le coefficient de dilatation thermique (CTE)
Les matériaux pour circuits haute fréquence, dotés d’une constante diélectrique (Er) stable et faible ainsi que d’une faible tangente de perte, permettent aux signaux haute vitesse de se propager avec une impédance réduite par rapport aux matériaux FR-4 standard. Ces matériaux peuvent être combinés dans un même empilement pour optimiser performances et coûts.
Stabilité extrême dans des environnements à haute température, tout en fonctionnant sur une plage de fréquences très large (très basses à très hautes fréquences)
Compatibilité avec le placement de composants à pas très fin, y compris, dans certains cas, l’assemblage de puces nues (bare die-attach)
Facilité d’alignement des couches multiples et des fonctionnalités associées dans une conception complexe de Circuit Imprimé
Exemple d’empilement hybride avec un stratifié PTFE Rogers.
Empilement inversé 4 couches utilisant uniquement des matériaux PTFE.
Empilement pour Circuit Imprimé Radiofréquence/Micro-ondes
Une fois que vous avez sélectionné les matériaux de stratifié et de liaison (bondply) pour votre conception RF, il est temps de les ajouter à votre empilement. Bien qu’il soit possible de construire un empilement multicouche complet de Circuit Imprimé avec des matériaux RF, cela n’est généralement pas nécessaire et peut s’avérer excessivement coûteux. Une option consiste à construire un empilement hybride, où le stratifié RF est placé sur une couche supérieure pour supporter les lignes de transmission RF et les circuits, et la couche interne est utilisée pour supporter les plans de masse, le routage des signaux numériques et l’alimentation. La couche opposée peut également supporter des composants numériques nécessitant une interface avec votre front-end RF, tout ADC pour la collecte de signaux RF, ou d’autres composants.
Si vous n’avez pas besoin d’une section numérique dans votre conception de Circuit Imprimé RF, vous pouvez opter pour un Circuit Imprimé 2 ou 3 couches avec des stratifiés RF d’épaisseur standard ou quasi-standard. Une fois que vous avez déterminé l’épaisseur des couches du Circuit Imprimé et le système de matériaux, vous devrez déterminer l’impédance de vos traces RF.
Un autre exemple sans l'ensemble de matériaux hybrides mentionné ci-dessus est donné dans le tableau d'empilement ci-dessous. Dans cet exemple, des matériaux de cœur Rogers plus épais (RO4350B) sont utilisés sur les couches externes pour fournir une base épaisse pour le routage des signaux sur la couche de surface avec la masse sur une couche interne. La couche interne est un bondply (RO4450F), et elle est utilisée comme préimprégné pour lier les deux cœurs ensemble. Ceci n'est qu'un des nombreux styles d'empilement utilisés dans les conceptions RF. Le point important ici est l'utilisation de couches bondply, qui fonctionnent essentiellement comme des préimprégnés dans un empilement standard de Circuit Imprimé.
Pourquoi utiliser un empilement avec des couches plus épaisses pour supporter les conceptions de circuits ? Il y a d'importantes raisons à cela, liées au dimensionnement des traces pour atteindre les cibles d'impédance tout en réduisant les pertes, ainsi qu'au contrôle de la capacitance/inductance parasite pour les composants dans les circuits imprimés RF.
Circuit Imprimé Hybride Radiofréquence/Micro-ondes
Un Circuit Imprimé multicouches hybride est un Circuit Imprimé utilisant des matériaux dissimilaires dans le but d’optimiser les performances électriques et d’améliorer la fiabilité du système, spécifiquement pour les applications Radiofréquence haute fréquence. Le défi majeur lors de la fabrication de ce type de Circuit Imprimé réside dans la gestion des différents coefficients de dilatation thermique (CTE) des matériaux dissimilaires, à la fois pendant la fabrication du Circuit Imprimé et lors de l’Assemblage de circuit imprimé.
Typiquement, ces conceptions intègrent une combinaison de matériaux FR-4 et de stratifiés PTFE, permettant au concepteur d'intégrer à la fois des fonctionnalités RF et numériques sur le même Circuit Imprimé, ce qui peut réduire l'encombrement de l'appareil et les coûts.
Tous les fabricants de stratifiés de classe mondiale, tels qu'Isola, Rogers, Arlon et Taconic, ont publié des informations techniques significatives sur les propriétés et les performances de leurs stratifiés. Dans les sections suivantes, nous mettrons en évidence certaines des capacités que nous proposons, ainsi que certains éléments à éviter lors de la conception d'un Circuit Imprimé Hybride Radiofréquence.
Considérations sur la Construction des Stratifiés pour Circuit Imprimé Hybride RF
Lors de la production d’un Circuit Imprimé avec des matériaux dissimilaires, il est crucial d’avoir une expertise à la fois dans les propriétés physiques des stratifiés et dans les capacités de votre équipement. En fonction des valeurs de CTE de toutes les couches de matériaux (par exemple, FR4, PTFE et cuivre), chaque matériau se dilate à un rythme différent lors d’une exposition thermique élevée (par exemple, pendant la stratification). Cela peut entraîner des problèmes d’alignement importants, car un matériau se rétracte tandis qu’un autre se dilate, et peut également provoquer un délaminage aux interfaces cuivre-substrat. Par conséquent, tous les matériaux ne sont pas adaptés aux applications hybrides, car certains ne sont pas manufacturables malgré leurs performances souhaitées.
Travailler avec votre fabricant de Circuit Imprimé dès les premières étapes de la conception donnera les meilleurs résultats, car il connaît les combinaisons de matériaux les plus compatibles. Par exemple, le Rogers 5880 est un excellent matériau RF utilisé dans des applications haute fiabilité. Son principal défi est qu’il se contracte (rétrécit) après la gravure du cuivre, ce qui nécessite une compréhension approfondie de la part du fabricant pour compenser ce phénomène dans son processus.
Les constructions hybrides impliquent généralement un matériau à faible perte, tel que Nelco ou Rogers, combiné avec un autre matériau de base comme le FR-4.
Circuit Imprimé Hybride Hyperfréquence - Défis d'Empilement
Un aspect majeur de toute application Radiofréquence/micro-ondes est la capacité à respecter les tolérances spécifiques d’une conception afin d’atteindre les fréquences requises. L’un des défis les plus difficiles dans la gestion de l’empilement d’une conception hybride est d’atteindre de manière cohérente une épaisseur globale requise d’un panneau à l’autre, voire d’une pièce à l’autre dans certaines applications. Comme il existe plus d’un type de matériau, il y aura également plus d’un type de préimprégné (système adhésif) pouvant être utilisé pour stratifier la conception.
De nombreuses conceptions RF comportent des couches de signaux RF avec de grandes zones ouvertes (non remplies de cuivre) après gravure. Un fabricant utilisera différentes techniques pour s’assurer qu’il y a suffisamment d’isolation entre les couches et que nous avons une épaisseur globale uniforme.
Dans de nombreux cas, un préimprégné FR-4 « no-flow » sera la meilleure solution pour maintenir une épaisseur uniforme, mais cela peut ajouter du matériau à l’empilement global et modifier les propriétés électriques de l’ensemble.
Stock de Matériaux pour Circuit Imprimé Radiofréquence
Avec toutes les caractéristiques différentes de chaque application de Circuit Imprimé Radiofréquence, nous avons développé des partenariats avec les principaux fournisseurs de matériaux tels que Rogers, Arlon, Nelco et Taconic, pour n’en citer que quelques-uns. Bien que de nombreux matériaux soient très spécialisés, nous détenons un stock important de produits dans notre entrepôt, notamment des séries Rogers (4003 et 4350) et Arlon. Peu d’entreprises sont prêtes à le faire compte tenu du coût élevé du stockage pour pouvoir répondre rapidement.
Les cartes de circuits haute technologie fabriquées avec des stratifiés hyperfréquences peuvent être difficiles à concevoir en raison de la sensibilité des signaux et des défis liés à la gestion du transfert thermique dans votre application. Les meilleurs matériaux pour Circuit Imprimé Hyperfréquence ont une faible conductivité thermique par rapport au matériau FR-4 standard utilisé dans les Circuits Imprimés classiques.
Les signaux RF et micro-ondes sont très sensibles au bruit et ont des tolérances d'impédance beaucoup plus strictes que les cartes de circuits numériques traditionnelles. En utilisant des plans de masse et un rayon de courbure généreux sur les traces à impédance contrôlée, on peut aider la conception à fonctionner de la manière la plus efficace.
Parce que la longueur d'onde d'un circuit dépend de la fréquence et du matériau, les matériaux de Circuit Imprimé avec des valeurs de constante diélectrique (Dk) plus élevées peuvent entraîner des Circuits Imprimés plus petits, car des conceptions de circuits miniaturisés peuvent être utilisées pour des plages d'impédance et de fréquence spécifiques. Souvent, des stratifiés à haut Dk (Dk de 6 ou plus) sont combinés avec des matériaux FR-4 à moindre coût pour créer des conceptions multicouches hybrides.
Comprendre le coefficient de dilatation thermique (CTE), la constante diélectrique, le coefficient thermique, le coefficient de température de la constante diélectrique (TCDk), le facteur de dissipation (Df), et même des éléments comme la permittivité relative et la tangente de perte des matériaux de Circuit Imprimé disponibles aidera le concepteur de Circuit Imprimé Radiofréquence à créer une conception robuste qui dépassera les attentes requises.
Circuit Imprimé Radiofréquence - Considérations de Fabrication et de Test
Lors de la conception de Circuits Imprimés Radiofréquence, il est crucial de prendre en compte les aspects de fabrication et de test afin d’assurer une production réussie et des performances fiables. Il est recommandé de collaborer étroitement avec le fabricant de Circuit Imprimé pour répondre à toutes les exigences spécifiques de fabrication.
Le processus de fabrication doit respecter les tolérances nécessaires pour les conceptions hyperfréquences. Le test d'impédance contrôlée et la vérification de l'empilement des couches sont des étapes essentielles pour garantir que la conception répond aux spécifications souhaitées.
Les tests post-fabrication sont cruciaux pour vérifier les performances du Circuit Imprimé Radiofréquence. Des techniques de test telles que la réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) peuvent identifier les désadaptations d'impédance, les réflexions de signal ou d'autres problèmes d'intégrité du signal. Le test des circuits RF avec des instruments appropriés, tels que des analyseurs de réseau, des analyseurs de spectre et des analyseurs de signaux vectoriels, peut valider les performances de la conception.
Démarrez avec les Circuits Imprimés Radiofréquence et Micro-ondes
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