תדירות גבוההטכנולוגיית מיקרוגל הפכה לתמיכה מרכזית בתחומים מתקדמים רבים, מהעברת נתונים-מהירה בתקשורת 5G ועד להעברת אותות-למרחקים ארוכים בתקשורת לוויינית, מזיהוי מדויק במערכות מכ"ם ועד הבטחת בטיחות בנהיגה אוטונומית של מכוניות, טכנולוגיית מיקרוגל בתדר גבוה- נמצאת בכל מקום. מאחורי סדרה זו של יישומים טכנולוגיים-מתקדמים, מעגלי מיקרוגל בתדר- גבוה הם כמו רשתות עצביות מדויקות, המחברים ומניעים את הפעולה היעילה של כל מערכת המיקרוגל בתדר גבוה-.
1, חומרים ייחודיים מניחים את הבסיס לביצועים
דרישות החומר עבור לוחות מיקרוגל בתדר גבוה- הן קפדניות ביותר, והמצעים הנפוצים כוללים PTFE, PTFE במילוי קרמי ו-FR4. לחומרים אלה יש את המאפיינים של קבוע דיאלקטרי נמוך וגורם הפסד נמוך, שהם חיוניים להפחתת אובדן האות והפרעות במהלך שידור. אם לוקחים PTFE כדוגמה, הקבוע הדיאלקטרי שלו הוא בדרך כלל בין 2.0-2.3, ומקדם ההפסד הוא בין 0.0009-0.002, מה שיכול להפחית מאוד את ההנחתה במהלך שידור האות, מה שמבטיח את שלמות ודיוק האות. בחלק מציוד תקשורת לווייני הדורש איכות שידור אות גבוהה במיוחד, לוחות מיקרוגל בתדירות גבוהה העשויים מחומר PTFE יכולים להפחית ביעילות את אובדן האות במהלך שידור{10} למרחקים ארוכים, ולהבטיח תקשורת יציבה ויעילה בין תחנות קרקע ולוויינים. יחד עם זאת, על מנת לשפר עוד יותר את המוליכות ואת מהירות העברת האותות, לוחות מיקרוגל בתדירות גבוהה משתמשים ברדיד נחושת בטוהר גבוה- ועם התנגדות נמוכה. השימוש בנייר נחושת בטוהר גבוה מפחית את חסימת ההתנגדות לאותות, ומאפשר העברת אותות במהירות גבוהה יותר על המעגל ועונה על הדרישה לעיבוד מהיר של אותות בתדר גבוה.
2, עיצוב משובח, התמודדות עם אתגרים טכניים
בתהליך התכנון של-מעגלי מיקרוגל בתדר גבוה, ישנם אתגרים טכניים רבים ומורכבים. בשל המאפיינים של אותות-תדרים גבוהים, קיימות דרישות גבוהות ביותר לפריסת המעגל, התאמת עכבות והיבטים אחרים. הפריסה של הקו צריכה להיות מדויקת ביותר, ויש לקצר את האורך של קווי האות-הגבוהים ככל האפשר כדי להפחית את הנחתה והשהייה במהלך שידור האות. לדוגמה, בתכנון של לוחות מיקרוגל בתדר גבוה- לתחנות בסיס 5G, תדרי העברת האות יכולים להגיע למספר גיגה-הרץ, ואפילו שינויים קטנים באורך הקו יכולים להשפיע באופן משמעותי על איכות האות. לכן, המתכננים ייעלו את ניתוב הקווים באמצעות חישובים וסימולציות מדויקות על מנת להבטיח כי אותות מועברים בנתיב הקצר ביותר האפשרי. התאמת עכבה היא גם היבט מרכזי בעיצוב. אם העכבה אינה תואמת, האות ישתקף במהלך השידור, וכתוצאה מכך עיוות האות ויעילות שידור מופחתת. על מנת להשיג התאמת עכבה טובה, מעצבים צריכים לשלוט במדויק על הרוחב, העובי והמרווח של החוטים. באמצעות תוכנת עיצוב מתקדמת ותהליכי ייצור מדויקים, רוחב ועובי החוטים נשלטים בטווח סובלנות קטן מאוד, בעוד שמרווח החוטים מוגדר באופן סביר להפחתת דיבור הצלב בין האותות ולהבטיח שידור אות יציב. בנוסף, לא ניתן להתעלם מתכנון תאימות אלקטרומגנטית. מעצבים צריכים לחזות את השפעות השדה האלקטרומגנטי בפריסת המעגלים ולהפחית את ההפרעות באמצעות פריסה ואמצעי מיגון סבירים כדי להבטיח שמעגלי מיקרוגל בתדר גבוה- יכולים לעבוד כראוי בסביבות אלקטרומגנטיות מורכבות.
3, ייצור מדויק מבטיח איכות מעולה
ניתן לתאר את תהליך הייצור של-מעגלי מיקרוגל בתדר גבוה כמדויק ומורכב, וכל קישור קשור לביצועים ולאיכות הסופיים של המעגל. תהליך הלמינציה הוא שלב מפתח בייצור של לוחות-רב-שכבתיים בתדר גבוה-. בתהליך זה, יש צורך להבטיח את היישור המדויק של כל שכבה ולהימנע מסטיות בין-שכבות המשפיעות על ביצועי המעגל. ציוד למינציה דיוק גבוה וטכנולוגיית יישור מתקדמת נמצאים בשימוש נרחב, השולט במדויק את הלחץ והטמפרטורה כדי לקשר בחוזקה כל שכבה מבלי לייצר בועות או דלמינציה. לדוגמה, חלק מחברות הייצור הגבוהות- משתמשות בטכנולוגיית למינציה בוואקום, שיכולה לחסל אוויר במהלך תהליך הלמינציה, להפוך את החיבור בין השכבות להדוק יותר ולשפר את הביצועים הכוללים של המעגל. גם ייצור מעגלים וגם תחריט דורשים דיוק גבוה במיוחד. על מנת להבטיח התאמת עכבה ולמזער את אובדן האות, יש לשלוט במדויק על הרוחב, העובי והמרווח של החוטים. טכנולוגיית ליטוגרפיית UV ממלאת תפקיד חשוב בתהליך זה, מכיוון שהיא יכולה להשיג{11}}ייצור מעגלים דיוק גבוה, לשפר את דיוק ועקביות המעגלים ולמטב את העברת האות. אין לזלזל בתהליכי קידוח וציפוי נחושת. החורים בלוחות-תדרים גבוהים דורשים דיוק מיקום גבוה יותר וסובלנות קטנה יותר. תהליך ציפוי הנחושת צריך להבטיח שקירות החור יהיו אחידים וחלקים, תוך הפחתת השתקפות האות והצלבה. טכנולוגיית טיפול מתקדמת באלקטרוניקה משמשת לשיפור המוליכות ועמידות בפני קורוזיה של מעגלים, ומאריכה את חיי השירות של לוחות מעגלים. במונחים של טיפול פני השטח, מאמצים תהליכי ציפוי זהב או כסף באיכות גבוהה- כדי למנוע חמצון במעגל ולספק מגע חשמלי טוב; במקביל, שכבת מסכת הלחמה מצופה על שכבת הנחושת כדי להגן עליה מפני זיהום וקורוזיה, מה שמבטיח פעולה יציבה של המעגל בסביבות שונות.
4, בדיקות קפדניות כדי להבטיח יציבות ואמינות
על מנת להבטיח את האיכות והביצועים של לוחות מיקרוגל בתדר גבוה-, מיושמים תהליכי בדיקה ובקרת איכות קפדניים לאורך כל תהליך הייצור. רפלקמטריית תחום זמן משמשת למדידת פרמטרים כגון עכבה ושלמות האות. על ידי פליטת אותות פולסים וניתוח האותות המשתקפים, הוא יכול לזהות במהירות אי-התאמה של עכבה, מעגלים פתוחים, קצרים ובעיות אחרות במעגל. מנתח הרשת מתמקד בבדיקת מאפייני השידור של אותות- בתדר גבוה, כגון רווח אות, פאזה וכו', כדי להבטיח שביצועי המעגל עומדים בדרישות התכנון בתנאי עבודה בתדר גבוה-. על ידי שילוב של שיטות שונות כגון בדיקת מחט מעופפת, בדיקה אופטית ובדיקה תפקודית, מתבצעת בדיקה מקיפה על כל לוח מיקרוגל בתדר גבוה- שהושלם כדי לוודא שאין פגמים. במהלך תהליך הייצור נבדקים באופן שוטף פרמטרים שונים כגון דיוק תחריט ואיכות הלמינציה על מנת לוודא שכל שלב עומד בדרישות התהליך המחמירות. באמצעות מערכת זיהוי מקיפה ומרובת רמות זו, מובטחת באופן אמין האיכות של-מעגלי מיקרוגל בתדר גבוה, מה שמניח בסיס איתן לפעולתם היציבה במגוון שדות יישומים גבוהים{{13}.
תדירות גבוהה