Vysokofrekvenční FR4 PCB

Datový list

• Model: vysokofrekvenční PCB
  

• Materiál: vysokofrekvenční materiály PCB

• Standard kvality: IPC 6012 Třída2
  

• vysokofrekvenční PCB dk: 2,0 -1,6
  
• Vrstvy: 1vrstvá PCB-36vrstvá PCB
  
• Thickness:0.254mm-12mm
  
• Tloušťka mědi: základní měď 0,5oz/ 1oz
  
• Technologie povrchu: Stříbro, Zlato, OSP
  
• Speciální proces: směsný materiál, stupňovitá drážka
  
• Použití: Vysokofrekvenční PCB, mikropásková anténa
  
  
  

Proč potřebujeme vysokofrekvenční PCB?

Elektronické obvody se při vysokých frekvencích chovají velmi odlišně. Je to způsobeno především změnou chování pasivních součástek (odporů, induktorů a kondenzátorů).

Má také parazitické účinky na následující: 

• Aktivní komponenty
  

• stopy PCB

• Vzory uzemnění
  

Signály jsou citlivé na šum a mají mnohem užší impedanční toleranci ve srovnání s běžnými obvodovými deskami. Signály mezi dvěma objekty by se vždy rušily kvůli hluku způsobenému vysokou frekvencí. To vyžaduje více energie, takže vlna s vyšší frekvencí má více energie než vlna s nižší frekvencí se stejnou amplitudou.

Výběr materiálu pro vysokofrekvenční desky plošných spojů

Pro výrobu vysokofrekvenčních desek plošných spojů jsou zapotřebí speciální materiály, které poskytují vysokorychlostní signály. Některé z materiálů jsou následující:

• Rogers 4350B HF: Podobně jako FR4 má tento materiál také nízké výrobní náklady. Nabízí také vynikající rozměrovou stabilitu.

• Taconic TLX: Tento materiál se skládá ze skelných vláken PTFE, je to fyzikálně stabilní materiál poskytující nejlepší tepelné, mechanické a elektrické vlastnosti. Jediným problémem je však to, že je obtížné vyrobit.
  
• Taconic RF-35 Ceramic: Jedná se o levný materiál, který je vyroben z PTFE a skla s keramikou. Snadno se vyrábí, ale má střední pevnost v odlupování, perfektní elektrický výkon a také nízkou ztrátu energie.
  
• Rogers RO3001: Skládá se z lepicí fólie s poměrně nízkou dielektrickou konstantou. Je také vysoce odolný vůči chemikáliím a vysokým teplotám.
  
• ARLON 85N: ARLON 85N má velmi vysokou tepelnou odolnost. Je vyrobena z čisté polyamidové pryskyřice.
  

Charakteristika různých vysokofrekvenčních materiálů DPS

• Vysokofrekvenční PCB FR-4

  Vlastnosti: Na základě standardu FR-4 tento materiál využívá modifikovanou pryskyřici s dielektrickou konstantou (Dk) 3,8-4,5, disipačním faktorem (Df) 0,015-0,025 a vynikající teplotní odolností (Tg ≥ 170°C). Jeho cena je pouze o 20%-30% vyšší než u standardního FR-4. 

  Aplikace: Vysokofrekvenční zařízení ve středních a nízkých frekvencích, jako jsou routery WiFi 6 a periferní moduly základnové stanice 4G.

• PCB z polytetrafluorethylenu (PTFE).

  Vlastnosti: Extrémně nízké Dk (2,0-2,3), extrémně nízké Df (0,001-0,003) a prakticky minimální ztráta signálu. Teplotní odolnost se pohybuje od -260°C do 260°C. Zpracování je však obtížné a náklady jsou vysoké (3-5krát vyšší než u vysokofrekvenčního FR-4). 

  Aplikace: Ultra-vysokofrekvenční/přesné aplikace, jako jsou základnové stanice s milimetrovými vlnami 5G, saTelitní komunikace a radarová zařízení.

• Uhlovodíková pryskyřice PCB
  
  Vlastnosti: Dk 3,0-3,5, Df 0,003-0,008, výkon mezi PTFE a vysokofrekvenčním FR-4, dobrá zpracovaTelnost (vrtaTelné jako běžná FR-4) a o 40 % nižší cena než PTFE. 
  Aplikace: Makro základnové stanice 5G, optické moduly a špičkové směrovače.
• PCB polyfenylenoxidu (PPE/PPO).
  
  Vlastnosti: Dk 2,4-3,0, Df 0,005-0,01, vynikající odolnost proti vlhkosti, o 20% nižší cena než uhlovodíková pryskyřice, ale mírně nižší teplotní odolnost (Tg 120-150°C). 
  Aplikace: Vysokofrekvenční moduly pro spotřební elektroniku, jako jsou 5G RF komponenty v chytrých Telefonech a moduly pro přenos obrazu z dronů.
• DPS plněná keramikou
  
  Vlastnosti: Stabilní Dk (nastaviTelné od 2,5 do 6,0) a nízký teplotní koeficient (≤50 ppm/°C), vhodné pro aplikace vyžadující přesné řízení impedance. Tento materiál však může být křehký a těžký. 
  Aplikace: Automobilový radar (77 GHz), průmyslové brány IoT.

Aplikace

Vysokofrekvenční desky plošných spojů se vždy používají v následujících aplikacích

• Automobilové radarové systémy
  

• Globální poziční saTelitní antény
  

• Buněčné Telekomunikační systémy – výkonové zesilovače a antény
  
• Přímé vysílání saTelitů
  
• Mikrovlnné spoje E-band Point to Point
  
• Identifikační štítky RF (RFID).
  
• Vzdušné a pozemní radarové systémy
  
• Aplikace milimetrových vln
  
• Systémy navádění raket
  
• Vesmírné saTelitní transceivery
  

Hlavním materiálem vysokofrekvenční desky PCB je vysokofrekvenční laminát plátovaný mědí a jeho základními požadavky je mít nízkou dielektrickou konstantu (DK) a nízký činiTel dielektrické ztráty (DF). Konzistence parametrů Dk je kromě zajištění nižších Dk a Df také jedním z důležitých faktorů pro měření kvality DPS. Kromě toho je dalším důležitým parametrem impedanční charakteristika desky plošných spojů a některé další fyzikální vlastnosti.

Výhody použití 

Důvodem, proč jsou vysokofrekvenční desky plošných spojů široce používány ve světě vědy a elektroniky obecně, je spousta výhod, které v nich vidíme. Některé z nich zahrnují

• Mírně nízké náklady; proto může být sériově vyráběn

• Opakovaně použiTelné; lze tedy použít vícekrát
  
• Vysoce odolný a poskytuje tak velkou životnost obvodu.
  
• Kompaktní velikost snižuje plýtvání drátem.
  
• Výše uvedené dobře uzemněné faktory jsou důvodem, který přináší jistotu při provádění elektronického/elektrického obvodu.