- Microvia cieche, microvia interrate, circuito stampato Ultra HDI
- Materiale per PCB ad alta frequenza a basse perdite
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 materiale
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i materiale
Circuito Stampato ad Alta Frequenza
Qualsiasi circuito stampato che opera a una frequenza di 100 MHz o superiore può essere considerato un circuito stampato ad alta frequenza. I materiali di base utilizzati per la produzione di tali schede presentano una costante dielettrica bassa, un elevato coefficiente di espansione termica (CTE), una bassa tangente di perdita e compositi avanzati. Queste schede sono utilizzate in applicazioni militari, mediche e di comunicazione avanzata, come GPS, radar e stazioni base.
Un circuito stampato ad alta frequenza, sia rigido che flessibile, offre velocità di flusso del segnale più elevate e una gamma di frequenza fino a 100 GHz. È importante notare che esistono numerosi materiali progettati per operare a livelli di alta frequenza. I circuiti stampati HF sono caratterizzati da una costante dielettrica (Dk) inferiore, un fattore di dissipazione (Df) più basso e bassi livelli di espansione termica. Vengono regolarmente
Capacità dei Circuiti Stampati ad Alta Frequenza
Quando si tratta di progettare un circuito stampato ad alta frequenza, è fondamentale che il progettista collabori con il fornitore del PCB per selezionare i materiali in base ai requisiti di prestazione in frequenza desiderati e per stabilire la corretta stratificazione. Benchuang Electronics vanta solide competenze ingegneristiche ed esperienza nelle lavorazioni di perforazione a profondità controllata, fresatura a profondità controllata e perforazione posteriore, a differenza di alcuni nostri concorrenti. Ciò significa che disponiamo della tecnologia, dell’esperienza e delle conoscenze per aiutarvi a progettare e realizzare fin dall’inizio il circuito stampato ad alta frequenza più adatto alle vostre esigenze.
Linee guida per la progettazione di circuiti stampati ad alta frequenza
Scarica le nostre linee guida per la progettazione di circuiti stampati ad alta frequenza
Per evitare errori fin dall’inizio, abbiamo raccolto le nostre linee guida di progettazione da utilizzare come lista di controllo.
Il file elenca alcune delle caratteristiche di fabbricazione tipicamente associate ai circuiti stampati ad alta frequenza. I limiti delle caratteristiche indicati non sono esaustivi; i nostri ingegneri esperti hanno lavorato con ogni tipo di materiale per PCB, quindi possiedono le conoscenze e l’esperienza necessarie per fornire raccomandazioni e rispondere a tutte le vostre domande sui circuiti stampati ad alta frequenza. Soprattutto, sanno come assistervi per garantire la producibilità e identificare i potenziali fattori di costo di un progetto.
| 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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Materiali per circuiti stampati ad alta frequenza
Per ottenere le alte frequenze fornite da questo tipo di circuito stampato, sono necessari materiali speciali. Esiste una varietà di materiali per il substrato che supportano il vostro design e che possono differire in base alle velocità del segnale richieste e all’applicazione/ambiente della scheda.
In termini di prezzo, l’FR4 è il materiale meno costoso rispetto ai materiali dedicati ad alta velocità e al Teflon, con quest’ultimo che risulta essere il più costoso. Tuttavia, le prestazioni dell’FR-4 iniziano a diminuire quando la velocità del segnale supera 1,6 GHz.
I substrati di nuova generazione, il Teflon e i circuiti flessibili rappresentano le opzioni migliori in termini di costante dielettrica (Dk), fattore di dissipazione (Df), assorbimento dell’acqua e resistenza all’ambiente.
Se un circuito stampato richiede una frequenza superiore a 10 GHz, i substrati di nuova generazione, il Teflon e i substrati flessibili sono la scelta migliore, poiché sono nettamente superiori al tradizionale materiale FR-4.
I fornitori più comuni di substrati ad alta velocità sono Rogers, Isola, Taconic e i materiali Megtron di Panasonic. Tutti questi materiali presentano generalmente una costante dielettrica (Dk) più bassa e minori perdite.
Proprietà dei materiali per circuiti stampati ad alta frequenza
Ci sono alcune proprietà dei materiali a cui prestare attenzione quando si selezionano materiali per circuiti stampati ad alta frequenza. Esistono diversi produttori che producono questi materiali, e tutti cercano di competere tra loro in base alle proprietà elettromagnetiche dei materiali che offrono. È possibile trovare tutte le proprietà dei materiali che specificherò di seguito nelle schede tecniche fornite dal produttore.
Dk e Df (Tangente di Perdita)
Questo è probabilmente il punto più comune che tutti cercheranno quando analizzeranno le schede tecniche. I fornitori di materiali riportano questi valori a frequenze specifiche, solitamente 1 GHz o 10 GHz, a seconda del mercato di destinazione del materiale. Credo che la maggior parte dei progettisti inizierà a cercare questa specifica perché lavoreranno con un sistema che necessita di basse perdite, quindi generalmente inizieranno confrontando i valori di perdita dielettrica.
Il fattore importante su cui concentrarsi dipende dal tipo di circuito stampato ad alta frequenza che si intende progettare:
- Se l’obiettivo è realizzare circuiti stampati RF molto piccoli, è necessaria una parte reale della costante dielettrica più elevata.
- Se l’obiettivo è ottenere basse perdite, si dovrebbe puntare a una parte immaginaria della costante dielettrica più bassa.
Se gli interconnessi saranno molto lunghi e vi è il rischio di perdite eccessive, è consigliabile utilizzare un materiale con una parte immaginaria della costante dielettrica più piccola. La parte reale (Dk) non ha alcuna relazione con le perdite dielettriche quando l’impedenza è fissata al valore target. Tuttavia, la Dk è importante perché determina la lunghezza d’onda del segnale operativo nel circuito stampato ad alta frequenza. Circuiti più piccoli richiedono generalmente una lunghezza d’onda minore, il che significa che sarà necessario un valore di Dk più elevato.
Un aspetto cruciale che emerge in qualsiasi circuito stampato RF basato sulla risonanza (come guide d’onda, antenne e risonatori) è la direzione del campo elettrico. La costante dielettrica dei materiali del substrato sarà diversa lungo ciascun asse del materiale, pertanto la costante dielettrica che determinerà la velocità di propagazione dell’onda e la risonanza dipenderà dalla direzione del campo elettrico nel sistema. Queste differenze potrebbero essere solo del 5%, ma sono rilevanti in strutture ad alto fattore di merito (Q), come risonatori corti ed emettitori che supportano segnali modulati. Il valore della costante dielettrica corrispondente a diverse direzioni di polarizzazione elettrica dovrebbe essere specificato nelle schede tecniche del materiale.
Spessori Disponibili e Dimensioni del Pannello
- Utilizzare un valore di Dk più elevato per ottenere circuiti più piccoli.
- Utilizzare un laminato più sottile per ottenere circuiti più piccoli.
| 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 |
Materiali tipici utilizzati per circuiti stampati ad alta frequenza?
I seguenti materiali sono adatti per il processo di produzione di circuiti stampati ad alta frequenza:
- l Materiali come Isola I-speed, Isola Astra e Tachyon presentano basse perdite ad alte frequenze.
- l Rogers 4350B e Panasonic Megtron 6
- Rogers 4350B mostra perdite ridotte ed è adatto per la gamma di frequenze da 500 MHz a 3 GHz.
- Panasonic Megtron 6 presenta anch’esso basse perdite ed è adatto per frequenze pari o superiori a 3 GHz.
In sintesi, si tratta di un circuito stampato multistrato progettato per trasportare segnali da un punto a un altro a una frequenza e velocità specificate. I segnali sono tipicamente controllati in impedenza e distribuiti su strati specifici all’interno del circuito stampato ad alte prestazioni.
I PCB vengono solitamente realizzati su materiali speciali per laminati, come Rogers, Taconic, Isola o Arlon, per citarne alcuni. La scheda può essere rigida, flessibile o una combinazione rigido-flessibile, e può presentare dimensioni, forme e spessori diversi.
La selezione dei materiali, la stratificazione, la larghezza e la spaziatura delle tracce, il posizionamento delle vie, la messa a terra e l’analisi dell’integrità del segnale sono fattori critici da considerare durante la progettazione di circuiti stampati ad alta frequenza. Questi PCB sono un tipo di substrato elettronico progettato per gestire segnali ad alta frequenza e vengono utilizzati in varie applicazioni, come sistemi di comunicazione, radar e apparecchiature medicali. Una progettazione corretta garantirà una migliore qualità del segnale e prestazioni ottimizzate del sistema.
Consigli per la progettazione di circuiti stampati ad alta frequenza
- Selezione del materiale
- Stratificazione
- Larghezza e spaziatura delle tracce
- Posizionamento delle vie
- Messa a terra
- Integrità del segnale
Quando si progettano circuiti stampati per un’applicazione specifica, è fondamentale utilizzare materiali che garantiscano le prestazioni necessarie per il successo del progetto. Se è richiesto un materiale specifico per applicazioni ad alta frequenza, microonde o RF, sarà necessario collaborare con un produttore per ottenere laminati che garantiscano la corretta trasmissione del segnale.
Questi laminati spesso richiedono diversi tipi di prepreg (b-stage) o fogli di legatura per la stratificazione nei circuiti stampati multistrato. La serie più utilizzata è la Rogers RO4000. Consulta un esperto di Benchuang Electronics per conoscere i materiali più adatti ai tuoi PCB.
Nel corso degli anni, abbiamo continuato a migliorare la nostra esperienza con diversi materiali di base e oggi siamo in grado di lavorare con molteplici materiali, anche in configurazioni miste.
I circuiti stampati ad alta frequenza sono tipicamente utilizzati in applicazioni radio e digitali ad alta velocità, come le comunicazioni wireless 5G e 6G, sensori radar automotive, aerospaziale, satelliti e altro ancora. Rispetto ai PCB realizzati con materiali FR4 tradizionali, i laminati ad alta frequenza offrono un'attenuazione ridotta e proprietà dielettriche costanti. Benchuang Electronics si è specializzata nella produzione di circuiti stampati multistrato e HDI realizzati con materiali dielettrici ad alta frequenza.
Inizia con il circuito stampato ad alta frequenza
- Microvia cieche, microvia interrate, circuito stampato Ultra HDI
- Materiale per PCB ad alta frequenza a basse perdite
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 materiale
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i materiale