In der heutigen sich schnell entwickelnden drahtlosen Kommunikation, 5G- und Radaranwendungen nimmt die Komplexität des HF -Schaltungsdesigns von Tag zu Tag zu. Übermäßige Signalschwächung kann jedoch direkt zu einem unzureichenden Systemverbindungsbudget, einer verkürzten Kommunikationsentfernung und einer erhöhten Bitfehlerrate führen. Die Auswahl eines geeigneten Substratmaterials ist der Ausgangspunkt, um dieses Problem zu lösen, undPtfeBlatt (Polytetrafluorethylen) ist zweifellos einer der herausragendsten Vertreter.
1, die Grundursache für den PCB -Verlust: nicht nur Leiterverlust
Normalerweise unterteilen wir PCB -Verluste in zwei Hauptteile:
Leiterverlust: Der durch den Widerstand des Leiters (insbesondere den Hauteffekt bei hohen Frequenzen) verursachte thermische Verlust, wenn der Strom in einem Draht fließt. Die Oberflächenrauheit der Kupferfolie ist ein Schlüsselfaktor, der den Leiterverlust beeinflusst. Eine raue Kupferoberfläche erhöht die effektive Länge des Stromwegs und verschärft damit den Verlust.
Dielektrischer Verlust: Dies ist die primäre Verlustquelle inHoch - FrequenzAnwendungen. Es ist die Energie, die durch die Polarisation und Reibung von Molekülen in dielektrischen Materialien unter der Wirkung eines abwechselnden elektrischen Feldes erzeugt und verbraucht wird. Seine Größe wird durch den Schlüsselparameter der Verlusttangente (DF oder Tan δ) bestimmt. Je höher der DF -Wert, desto größer ist der dielektrische Verlust.
Für gewöhnlichFR-4Materialien, ihr DF -Wert liegt normalerweise bei 0,02, was zu inakzeptablen Verlusten im Frequenzband über GHz führen kann. Um eine hervorragende Leistung im RF -Schaltungsdesign zu erzielen, müssen spezielle Materialien mit extrem niedrigen DF -Werten ausgewählt werden.
2, warum ist PTFE -Board eine ideale Wahl für HF -Anwendungen?
Die PTFE -Board ist der Eckpfeiler des hohen - Performance RF -Schaltungsdesigns aufgrund seiner hervorragenden Hochzeit des High - geworden.
Extrem niedriger dielektrischer Verlust (DF): Der DF-Wert von reinem PTFE-Material ist extrem niedrig (kann nur 0,0009 betragen), weit überlegen gegenüber FR-4. Dies bedeutet, dass die von dem Medium selbst während der Übertragung des Signals erzeugte Energieabschwächung sehr gering ist und die Signalstärke maximal beibehalten werden kann.
Stabile Dielektrizitätskonstante (DK): Der DK -Wert des PTFE -Blattes ändert sich sehr wenig mit Frequenz und kann eine hohe Konsistenz zwischen verschiedenen Chargen aufrechterhalten. Dies ist entscheidend, um eine genaue Impedanzkontrolle zu erreichen und Signalreflexion und Verzerrung durch DK -Schwankungen zu vermeiden.
Ausgezeichnete thermische Stabilität: PTFE -Material hat einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der stabile elektrische und mechanische Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhalten kann, um die Zuverlässigkeit des Produkts in verschiedenen Umgebungen zu gewährleisten.
Zu den gängigen kommerziellen PTFE -Blättern gehören Rogers 'RO3000 ®, RO4000 ® -Serie und TACONS TY -Serie usw. Diese Produkte werden in der Regel mit Keramik- oder Glasfasern in reinem PTFE gefüllt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern und die Verarbeitung zu erleichtern.
3, praktische Punkte zur Auswahl und Verarbeitung von PTFE -Platten
Obwohl PTFE -Blätter eine hervorragende Leistung haben, stellen ihre einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften auch die Verarbeitungsherausforderungen dar. Die Vernachlässigung dieser wichtigen Punkte kann auch zu einem schwerwiegenden PCB -Verlust oder einem Produktausfall führen.
Bohr- und Lochmetallisation: PTFE -Material ist relativ weich und anfällig für das "Bohren des Foulings" beim Bohren. Optimierte Bohr- und Mahlparameter und strenge chemische Desmear -Prozesse sind erforderlich, um saubere Lochwände zu gewährleisten, eine gute Lochmetallisation zu erreichen und Zuverlässigkeitsprobleme zu vermeiden.
Kupferfolie -Adhäsion: Die glatte PTFE -Oberfläche ist nicht einfach mit Kupferfolie zu verbinden. High -End -PTFE -Blätter verwenden spezielle Oberflächenbehandlungsprozesse (z. B. chemische Radierung), um die Kupferfolienadhäsion zu erhöhen. Während des Designs ist es ratsam, in Umgebungen mit schweren Schwingungen große Bereiche von Kupferfolien zu verwenden, um die Delaminierung zu verhindern.
Impedanzkontrollgenauigkeit: Genau aufgrund des stabilen DK von PTFE sind höhere Anforderungen an die Genauigkeit der Bearbeitungsgenauigkeit aufgenommen. Die Boardfabrik muss die Linienbreite, den Linienabstand und die dielektrische Schichtdicke streng steuern. Jede Abweichung wirkt sich auf den endgültigen Impedanzwert aus, wodurch der Signalreflexionsverlust führt.
Feuchtigkeitsabsorption: Einige PTFE -Verbundwerkstoffe haben einen gewissen Grad an Feuchtigkeitsabsorption. Die PCB sollte vor der Montage gebacken werden, um die Delaminierung oder "Board -Explosion" zu verhindern, die durch Feuchtigkeitsdampf während des Reflow -Lötens bei hohen Temperaturen verursacht wird.