V današnji hitro razvijajoči se brezžični komunikaciji, 5G in radarskih aplikacijah se kompleksnost oblikovanja RF vezja iz dneva v dan povečuje. Vendar pa lahko prekomerno slabljenje signala neposredno privede do nezadostnega proračuna za sistemsko povezavo, skrajšano komunikacijsko razdaljo in povečano stopnjo napak v bitu. Izbira ustreznega materiala za substrat je izhodišče za reševanje te težave inPTFElist (politetrafluoroetilen) je nedvomno eden najbolj izjemnih predstavnikov.
1, temeljni vzrok izgube PCB: ne le izguba prevodnika
Običajno izgube PCB razdelimo na dva glavna dela:
Izguba prevodnika: toplotna izguba, ki jo povzroči odpornost prevodnika (zlasti kožni učinek pri visokih frekvencah), ko tok teče v žico. Površinska hrapavost bakrene folije je ključni dejavnik, ki vpliva na izgubo vodnika. Groba površina bakra poveča efektivno dolžino trenutne poti in s tem še poslabša izgubo.
Dielektrična izguba: to je glavni vir izgube vvisoka - frekvencaprijave. To je energija, ki jo ustvarja in porabi polarizacija in trenje molekul v dielektričnih materialih pod delovanjem izmeničnega električnega polja. Njegova velikost je določena s ključnim parametrom izgube tangente (DF ali TAN δ). Višja kot je vrednost DF, večja je dielektrična izguba.
Za navadneFR-4Materiali, njihova vrednost DF je običajno okoli 0,02, kar lahko povzroči nesprejemljive izgube v frekvenčnem pasu nad GHz. Za dosego odličnih zmogljivosti v RF vezju je treba izbrati specializirane materiale z izjemno nizkimi vrednostmi DF.
2, zakaj je PTFE plošča idealna izbira za RF aplikacije?
PTFE plošča je postala temelj visoke - zmogljivosti RF vezje zaradi svoje odlične visoko - frekvenčne zmogljivosti.
Izjemno nizka dielektrična izguba (DF): DF vrednost čistega PTFE materiala je izjemno nizka (lahko je le nizka kot 0,0009), veliko boljši od FR-4. To pomeni, da je slabljenje energije, ki ga ustvari sam medij med prenosom signala, zelo majhno, moč signala pa je mogoče maksimalno vzdrževati.
Stabilna dielektrična konstanta (DK): DK vrednost PTFE lista se s frekvenco zelo malo spremeni in lahko ohrani visoko konsistenco med različnimi serijami. To je ključnega pomena za doseganje natančnega nadzora impedance, izogibanja odsevu signala in izkrivljanju, ki ga povzročajo nihanja DK.
Odlična toplotna stabilnost: PTFE material ima zelo nizek koeficient toplotne ekspanzije, ki lahko vzdržuje stabilne električne in mehanske lastnosti v širokem temperaturnem območju, kar zagotavlja zanesljivost izdelka v različnih okoljih.
Običajni komercialni listi PTFE vključujejo Rogersove serije RO3000 ®, RO4000 ® in Taconic's TY serije itd. Ti izdelki so običajno napolnjeni s keramičnimi ali steklenimi vlakni v čistih PTFE, da izboljšajo njihove mehanske lastnosti in olajšajo predelavo.
3, praktične točke za izbiro in obdelavo plošč PTFE
Čeprav imajo PTFE listi odlične zmogljivosti, njihove edinstvene fizikalne in kemijske lastnosti predstavljajo tudi izzive za obdelavo. Zanemarjanje teh ključnih točk lahko privede tudi do resne izgube PCB ali odpovedi izdelka.
Metalizacija vrtanja in luknje: PTFE material je med vrtanjem razmeroma mehak in nagnjen k "vrtanju". Optimizirani parametri vrtanja in rezkanja ter strogi deskarski kemični procesi so potrebni za zagotovitev čistih sten lukenj, doseganje dobre metalizacije lukenj in se izognili težavam z medsebojno povezanostjo.
Adhezija bakrene folije: gladka površina PTFE ni enostavno vezati z bakreno folijo. High End PTFE listi uporabljajo posebne procese površinskega obdelave (na primer kemično jedkanje) za povečanje adhezije bakrene folije. Med zasnovo je priporočljivo, da se izognete uporabi velikih površin bakrene folije v okoljih s hudimi vibracijami, da se prepreči delaminacija.
Nadzor nadzora impedance: Prav zaradi stabilnega DK PTFE so višje zahteve postavljene na natančnost obdelave. Tovarna plošča mora strogo nadzorovati širino črte, razmik med črtami in debelino dielektrične plasti. Vsako odstopanje bo vplivalo na končno vrednost impedance in s tem uvedlo izgubo odboja signala.
Absorpcija vlage: Nekateri kompozitni materiali PTFE imajo določeno stopnjo absorpcije vlage. PCB je treba peči pred montažo, da se prepreči delaminacija ali "eksplozijo na krovu", ki jo povzroči izparevanje vlage med reflovom spajkanja pri visokih temperaturah.