- Blinda via, begravda via, Ultra HDI-kretskort
- Högfrekventa lågförlustkretskortsmaterial
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9-material
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i-material
RF-kretskort
RF- och mikrovågskretskort arbetar med signaler i frekvensområden från megahertz till gigahertz (mycket låg frekvens till extremt hög frekvens), vilka vanligtvis används för kommunikationssignaler i allt från mobiltelefoner till militära radarer.
RF/microwave signals are highly sensitive to the impact of noise, crosstalk, and power.
Det finns många aspekter att beakta vid integrering av RF på kretskort, inklusive tät komponenttäthet, flera möjliga ytfinisher, överväganden kring korts tjocklek, breda spektron av tillförlitlighetskrav och till och med val av substratmaterial. Dessutom kan RF-/mikrovågsdesigner kräva specialutrustning för tillverkning.
Benchuang Electronics tillverker högkvalitativa RF-kretskort och mikrovågsprototyper med PTFE- och icke-PTFE-material för att uppnå signalintegritet.
RF-mikrovågskretskort: Våra möjligheter
Vi är stolta över att ha djupgående ingenjörserfarenhet samt avancerad teknik och utrustning för att hantera vilket projekt som helst – hela vägen från layout till montering i vår moderna anläggning. Detta inkluderar tillverkning av radiofrekvens- (RF) och mikrovågskretskort.
RF PCB Design Guidelines
Ladda ner våra designriktlinjer för RF-kretskort
För att undvika fel från början har vi sammanställt våra designriktlinjer som en checklista.
Filen listar några av de tillverkningsfunktioner som vanligtvis förknippas med RF-kretskort. De angivna funktionsgränserna är inte uttömmande; våra erfarna ingenjörer har också arbetat med alla typer av kretskortsmaterial, så de har kunskapen och expertisen för att ge rekommendationer och besvara alla dina frågor om RF-kretskort. Viktigast av allt – de vet hur man hjälper till med tillverkningsbarhet och kan identifiera potentiella kostnadsdrivande faktorer i ett projekt.
| 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% |
Visa fler +
Några dielektriska och termiska egenskaper för RF-kretskortsmaterial
Material för RF-kretskort
FR4-material är acceptabla för RF-överföringsledningar och interkonnektioner som arbetar upp till WiFi-frekvenser (~6 GHz). För högre frekvenser rekommenderar RF-ingenjörer alternativa material för att stödja RF-signalutbredning och tryckta RF-kretsdesigner. Standard-FR4-laminat använder resinifyllda glasfibervävar för att hålla komponenter, men dessa fibervävseffekter i vissa material kan orsaka problem med signal- och strömintegritet om tillverkningsprocedurer inte specificeras korrekt.
Alternativa materialsystem använder PTFE-baserade laminat och bindskiktsmaterial för att binda ett PTFE-skikt med nästa lager i din kretskortsstack. Dessa material har lägre förlusttangent än FR4-material, så signaler kan färdas längre utan dämpning och fortfarande ligga inom acceptabla marginaler. Dessa laminat bör utgöra substratet som stödjer RF-överföringsledningar vid mycket höga frekvenser, såsom 77 GHz-radar, eller för mycket långa interkonnektioner vid lägre frekvenser, såsom 6 GHz WiFi. Tabellen nedan sammanfattar några viktiga materialegenskaper för vanliga RF-kretskortsmaterial.
Detta är inte en komplett lista över RF-kretskortsmaterial, även om ovanstående material är mycket populära.
Egenskaper för RF-mikrovågskretskortsmaterial
RF microwave PCBs are typically built using advanced composites with very specific characteristics for dielectric constant (Er), loss tangent, and co-efficient of thermal expansion (CTE).
High frequency circuit materials with a low stable Er and loss tangent allow for high speed signals to travel through the PCB with less impedance than standard FR-4 PCB materials. These materials can be mixed in the same stack-up for optimal performance and economics.
Förbli extremt stabil i högtermiljöer samtidigt som den arbetar från mycket låga till mycket höga frekvenser
Möjliggöra effektiv placering av komponenter med mycket fin stigning, inklusive i vissa fall direkt chipmontering
Facilitate the alignment of multiple layers and the features they represent in a complex PCB layout
Exempel på hybridstackup med ett Rogers PTFE-laminat.
Inverterad 4-lagers stackup med enbart PTFE-material.
RF-mikrovågskretskort: Lageruppbyggnad (Stackup)
När du har valt dina laminat- och bindskiktsmaterial för din RF-design är det dags att lägga till dem i din lageruppbyggnad. Även om du skulle kunna bygga en hel multilayerkretskortsuppbyggnad med RF-material, är det generellt sett inte nödvändigt och kan bli onödigt dyrt. Ett alternativ är att bygga en hybridstackup, där RF-laminatet placeras på ett topplager för att stödja RF-överföringsledningar och kretsar, medan det inre lagret används för jordplan, routning av digitala signaler och strömförsörjning. Det motsatta lagret kan också stödja digitala komponenter som behöver gränssnittas med din RF-frontend, eventuella ADC:er för insamling av RF-signaler eller andra komponenter.
Om du inte behöver en digital sektion i din RF-kretskortslayout kan du välja ett 2-lagers eller 3-lagers kretskort med RF-laminat som har standard- eller nära-standardtjocklek. När du har bestämt kretskortslagrets tjocklek och materialsystem måste du bestämma impedansen för dina RF-spår.
Ett annat exempel utan den hybrida materialkombinationen som visas ovan ges i stackup-tabellen nedan. I detta exempel används tjockare Rogers-kärnmaterial (RO4350B) på ytterlagen för att ge en stabil bas för routning av signaler på ytlager med jord på ett inre lager. Det inre lagret är ett bindskikt (RO4450F) och fungerar som prepreg som binder samman de två kärnorna. Detta är bara en av många stackup-stilar som används i RF-design. Den viktiga punkten här är användningen av bindskikt, som i princip fungerar som prepreg i en standard-kretskortsstackup.
Hybrida RF mikrovågskretskort
Ett hybridt multilayerkretskort är ett kretskort som använder olikartade material med syftet att optimera elektrisk prestanda och förbättra systemtillförlitlighet med fokus på högfreventa RF-applikationer. Den största utmaningen vid tillverkning av denna typ av kretskort är att hantera de olika termiska expansionskoefficienterna (CTE) hos de olikartade kretsmaterialen både under kretskortstillverkning och komponentmontering.
Vanligtvis inkluderar dessa designer en kombination av FR4-material och PTFE-laminat, vilket gör det möjligt för en designer att kombinera både RF-funktionalitet och digital funktionalitet på samma kretskort, vilket kan minska både enhetens storlek och kostnader.
Alla världsledande laminattillverkare som Isola, Rogers, Arlon och Taconic har publicerat betydande teknisk information om egenskaperna och prestandan hos sina laminat. I följande avsnitt kommer vi att peka på några av de kapaciteter vi erbjuder och några saker att undvika när man designar en hybrid RF-kretskortskrets.
Överväganden för hybrida RF-kretskortslaminatkonstruktioner
När man tillverker ett kretskort med olikartade material är det ytterst viktigt att ha erfarenhet av både laminatets fysikaliska egenskaper och utrustningens kapacitet. Baserat på CTE-värdena för alla materiallager (t.ex. FR4, PTFE och koppar) expanderar varje material med olika hastigheter vid förhöjd termisk exponering (t.ex. laminering). Detta kan orsaka betydande registreringsproblem när ett material krymper medan ett annat expanderar, och kan också leda till delaminering av koppar-till-substrat-gränssnitten. Därför bör inte alla material användas i hybridapplikationer, eftersom de inte är tillverkningsbara oavsett önskad prestanda.
Att samarbeta med din kretskortstillverkare tidigt i designprocessen ger de bästa resultaten, eftersom de är mest medvetna om vilka material som fungerar bäst tillsammans. Till exempel är Rogers 5880 ett fantastiskt RF-material som används i högpresterande applikationer. Den största utmaningen med materialet är att det drar sig samman (krymper) efter att kopparen etsats bort, så en tillverkare måste förstå hur detta fungerar i deras process för att kompensera för problemet.
Hybridkonstruktioner innebär vanligtvis ett lågförlustmaterial som Nelco eller Rogers kombinerat med ett annat kärnmaterial som FR4.
Utmaningar med hybrida mikrovågskretskorts stackup
En stor del av alla RF-/mikrovågsapplikationer är förmågan att hålla sig inom specifika toleranser i en design så att önskade frekvenser kan uppnås. En av de svåraste utmaningarna vid hantering av stackup i en hybriddesign är att konsekvent uppnå en önskad totaltjocklek från panel till panel och i vissa fall till och med från del till del. Eftersom det finns flera materialtyper kommer det också att finnas flera typer av prepreg (limsystem) som kan användas för att laminera ihop designen.
A lot of RF designs have RF signal layers that have large open (un copper filled) areas after etching, a fabricator will use different techniques to assure that there is plenty of insulation between the layers and that we have a consistent overall thickness.
I många fall är en no-flow FR-4-prepreg den bästa lösningen för att upprätthålla en enhetlig tjocklek, men detta kan lägga till material till den totala stackupen och ändra de elektriska egenskaperna hos hela paketet.
Lagerhållning av RF-kretskortsmaterial
Med tanke på alla olika egenskaper hos varje RF-kretskortsapplikation har vi utvecklat partnerskap med nyckelmaterialleverantörer som Rogers, Arlon, Nelco och Taconic, för att nämna några. Även om många av materialen är mycket specialiserade, har vi betydande lager av produkter från Rogers (4003- och 4350-serien) och Arlon på vårt lager. Få företag är beredda att göra detta med tanke på de höga kostnaderna för att bära lager för att kunna svara snabbt.
Högteknologiska kretskort tillverkade med högfrekventa laminat kan vara svåra att designa på grund av signalernas känslighet och utmaningarna med att hantera termisk värmeledning i applikationen. De bästa högfrekvensmaterialen för kretskort har låg termisk konduktivitet jämfört med standard-FR4-material som används i vanliga kretskort.
RF- och mikrovågssignaler är mycket känsliga för brus och har mycket snävare impedanstoleranser än traditionella digitala kretskort. Genom att använda jordplan och en generös böjradie på impedanskontrollerade spår kan designen prestera på ett så effektivt sätt som möjligt.
Eftersom en krets våglängd är frekvensberoende och materialberoende kan kretskortsmaterial med högre dielektriska konstanter (Dk) resultera i mindre kretskort eftersom miniatyriserade kretsdesigner kan användas för specifika impedans- och frekvensområden. Ofta kombineras högdielktriska laminat (Dk på 6 eller högre) med lägre kostnads-FR4-material för att skapa hybrida multilayerdesigner.
Förståelse för termisk expansionskoefficient (CTE), dielektrisk konstant, termisk koefficient, temperaturkoefficient för dielektrisk konstant (TCDk), dissipationsfaktor (Df) och även parametrar som relativ permittivitet och förlusttangent hos tillgängliga kretskortsmaterial kommer att hjälpa RF-kretskortsdesignern att skapa en robust design som överträffar förväntningarna.
Överväganden vid tillverkning och testning av RF-kretskort
När man designar RF-kretskort är det avgörande att ta hänsyn till tillverknings- och testaspekter för att säkerställa en lyckad produktion och tillförlitlig prestanda. Det rekommenderas att samarbeta nära med kretskortstillverkaren för att hantera specifika tillverkningskrav.
Tillverkningsprocessen bör uppfylla nödvändiga toleranser för högfrekventa design. Kontrollerad impedanstestning och verifiering av lagerstackup är väsentliga steg för att säkerställa att designen uppfyller önskade specifikationer.
Testning efter tillverkning är avgörande för att verifiera RF-kretskortets prestanda. Testtekniker som tidsdomänreflektometri (TDR) kan identifiera impedansmismatcher, signalreflektioner eller andra signalintegritetsproblem. Testning av RF-kretsar med lämpliga instrument, såsom nätverksanalysatorer, spektrumanalysatorer och vektorsignalanalysatorer, kan validera designens prestanda.
Kom igång med RF- och mikrovågskretskort
- Blinda via, begravda via, Ultra HDI-kretskort
- Högfrekventa lågförlustkretskortsmaterial
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9-material
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i-material