- 盲孔、埋孔、Ultra HDI 印刷電路板
- 高頻低損耗PCB材料
- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 材料
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i 材料
高頻印刷電路板
任何運行頻率達到或超過100MHz的PCB都可以被視為高頻PCB。製造此類電路板的覆蓋材料具有低介電常數 (Dk)、高熱膨脹係數 (CTE)、低損耗正切值 (Df) 和先進的複合材料特性。這些電路板廣泛應用於軍事、醫療及先進通信領域，例如GPS、雷達和基站等設備。
無論是剛性還是柔性，高頻印刷電路板都提供更快的信號傳輸速度，頻率範圍可達100GHz。需要注意的是，設計高頻PCB需要專門的材料以適應高頻運行。高頻PCB的特性包括較低的介電常數 (Dk)、較低的損耗因子 (Df) 和低熱膨脹特性，並經常用於HDI技術中。此外，它們也廣泛應用於高速通信、電信及射頻微波技術領域。
高頻PCB 能力
在高頻PCB設計中，設計工程師需要與PCB供應商密切合作，選擇適合目標頻率性能需求的材料，並確立正確的堆疊結構。奔創電子擁有深厚的工程能力及豐富經驗，特別是在控制深度鑽孔、深度銑削及背鑽技術方面。這讓我們在行業中擁有明顯的優勢，能幫助客戶從設計初期就構建符合需求的高頻PCB。
高頻PCB設計指南
下載我們的HDI PCB設計指南
為了避免一開始就出錯，我們整理了設計規範，您可以將其作為檢查清單使用。
該指南列出了一些典型的高頻PCB製造特徵。雖然指南中列出的特徵限制並不全面，但我們經驗豐富的工程師熟悉各種PCB材料，具備豐富的專業知識與實踐經驗，能提供適合的建議並解答所有高頻PCB相關問題。此外，我們也能協助提升設計的可製造性，並幫助識別專案中潛在的成本驅動因素，為客戶提供最優化的解決方案。
| 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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高頻PCB材料
高頻PCB需要特殊材料來實現其提供的高頻率。根據所需的信號速度以及電路板的應用與環境，適合的基材材料種類多樣，可能因設計需求而有所不同。
從價格角度來看，FR-4 是相較於專用高速材料及特氟龍 (Teflon) 的最低成本選擇，而特氟龍則是最昂貴的材料。然而，當信號速度超過 1.6 GHz 時，FR-4 的性能開始下降。
針對介電常數 (Dk)、損耗因子 (Df)、吸水率及環境耐受性而言，新一代基材、特氟龍及柔性電路是最佳選擇。
若電路板需要超過 10 GHz 的頻率，則新一代基材、特氟龍及柔性基材將是最佳選擇，因其性能遠優於傳統 FR-4 材料。
高頻基材的常見供應商包括 Rogers、Isola、Taconic 及 Panasonic 的 Megtron 系列，這些材料通常具備較低的 Dk 和較低的損耗特性。
高頻PCB材料特性
在選購高頻PCB材料時，應重點考慮一些關鍵特性。多家供應商生產這些材料，並通過其材料的電磁性能競爭。您可以在供應商提供的技術資料表中查看以下材料特性：
介電常數 (Dk) 和損耗因子 (Df)
這可能是設計師在查看技術資料表時最常關注的點之一。材料供應商通常會在特定頻率下報告介電常數 (Dk) 和損耗正切值 (Df)，頻率一般為 1 GHz 或 10 GHz，具體取決於材料的目標市場。我認為大多數設計師會從這些參數開始，因為他們的系統通常需要低損耗，因此會優先比較材料的介電損耗值。
設計高頻PCB時，應關注的重點取決於您的設計目標：
- 如果目標是製作非常小型的射頻電路，那麼需要選擇具有較大介電常數實部 (Dk) 的材料。
- 如果目標是實現低損耗，則應選擇介電常數虛部 (Df) 較低的材料。
若您的互連線路非常長，並且存在過多損耗的風險，則應選擇虛部較小的介電常數材料。在阻抗固定於目標值時，實部 (Dk) 與介電損耗無關，但其重要性體現在決定高頻PCB中運行信號的波長。小型電路需要較小的波長，這意味著需要更大的 Dk 值。
針對任何依賴共振的射頻電路（如波導、天線及諧振器），一個重要的考量點是電場的方向性。基材材料的介電常數在不同軸向上會有所不同，因此決定波速與共振頻率的介電常數取決於系統內電場的方向。這些差異可能僅約 5%，但在高Q結構（如短諧振器和支持調制信號的發射器）中具有重要影響。材料的技術資料表應標明針對不同電場極化方向的介電常數值，以供設計師參考。
可用厚度與板材尺寸
因此，若需要縮小電路尺寸和線寬，可以採取以下兩種方法：
- 使用較大的介電常數 (Dk) 值來縮小電路尺寸。
- 使用更薄的層壓板來縮小電路尺寸。
| 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 |
高頻PCB的典型材料
以下材料適用於高頻PCB的製造過程：
- Isola 系列：如 I-Speed、Astra 和 Tachyon，在高頻下具有低損耗特性。
- Rogers 4350B 和 Panasonic Megtron 6：
- Rogers 4350B：損耗低，適用於 500MHz 至 3GHz 的頻率範圍。
- Panasonic Megtron 6：同樣具有低損耗特性，適用於 3GHz 以上的頻率範圍。
簡而言之，高頻PCB是一種多層印刷電路板，設計目的是以指定的頻率和速度從一點傳輸信號至另一點。這些信號通常在高性能PCB的特定層上進行阻抗控制。
高頻PCB通常使用專用的覆蓋層材料製造，例如 Rogers、Taconic、Isola 或 Arlon 等。電路板可以是剛性、柔性或剛柔結合結構，並具有多種不同的尺寸、形狀和厚度。
材料選擇、層堆結構、線寬與間距、導孔佈置、接地設計及信號完整性分析 是設計高頻PCB時應考慮的關鍵因素。高頻PCB是一種專為處理高頻信號而設計的電子基板，廣泛應用於通信系統、雷達系統及醫療設備等領域。透過適當的設計，高頻PCB可實現更高的信號品質並提升系統性能。
高頻PCB設計技巧
- 材料選擇
- 層堆結構
- 線寬與間距
- 導孔佈置
- 接地設計
- 信號完整性
當您為應用設計印刷電路板 (PCB) 時，選擇合適的材料以達到所需性能是成功的關鍵。如果您的需求是針對高頻、微波或射頻 (RF) 應用，您需要與製造商合作選擇適合的覆蓋層材料，確保設計進展順利。
這些覆蓋層通常需要不同類型的半固化片 (b-stage/prepreg) 或膠片來進行多層PCB的層壓。最常用的材料之一是 Rogers RO4000 系列。您可以與奔創電子的專家聯繫，了解最適合您PCB的材料選擇。
多年的經驗讓我們不斷提升對各類基材的處理能力，今天我們能加工多種材料，甚至是混合堆疊結構。
高頻PCB通常用於無線電及高速數字應用，例如5G或6G無線通信、汽車雷達傳感器、航空航天、衛星等領域。相比傳統FR4材料，高頻覆蓋層提供了更低的信號衰減和穩定的介電特性。奔創電子專注於高頻介電材料的多層及HDI PCB製造，為您的需求提供高性能解決方案。
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- TLY-5, RF35, RF-35TC, TSM-DS3, TLX-8, TLX-9 材料
- RO4003, RO4350B, RO4835, RT/duroid 5870, RT/duroid 5880, RT/duroid 6002, TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i 材料