ביישומי התקשורת האלחוטית המתפתחת במהירות, 5G ורדאר, המורכבות של תכנון מעגלי ה- RF הולכת וגוברת מיום ליום. עם זאת, הנחתה מוגזמת של אותות יכולה להוביל ישירות לתקציב קישור מערכת לא מספיק, מרחק תקשורת מקוצר ולגדיל את שיעור שגיאות הסיביות. בחירת חומר מצע מתאים היא נקודת המוצא לפתור את הבעיה הזו, וPTFEסדין (polytetrafluoroethylene) הוא ללא ספק אחד הנציגים המצטיינים ביותר.
1, גורם השורש לאובדן PCB: לא רק אובדן מוליך
בדרך כלל אנו מחלקים הפסדי PCB לשני חלקים עיקריים:
אובדן מוליך: האובדן התרמי הנגרם כתוצאה מהתנגדותו של המוליך (במיוחד אפקט העור בתדרים גבוהים) כאשר הזרם זורם בחוט. חספוס פני השטח של נייר כסף נחושת הוא גורם מפתח המשפיע על אובדן המוליכים. משטח נחושת מחוספס מגדיל את האורך היעיל של הנתיב הנוכחי, ובכך מחמיר את האובדן.
אובדן דיאלקטרי: זהו המקור העיקרי לאובדן בתדר גבוה -יישומים. זוהי האנרגיה הנוצרת ונצרכת על ידי קיטוב וחיכוך של מולקולות בחומרים דיאלקטריים בפעולה של שדה חשמלי לסירוגין. גודלו נקבע על ידי פרמטר המפתח של המשיק האובדן (DF או TAN Δ). ככל שערך ה- DF גבוה יותר, כך האובדן הדיאלקטרי גבוה יותר.
לרגילFR-4חומרים, ערך ה- DF שלהם הוא בדרך כלל סביב 0.02, מה שעלול לגרום להפסדים פסולים ברצועת התדרים מעל GHz. כדי להשיג ביצועים מצוינים בתכנון מעגלי RF, יש לבחור חומרים מיוחדים עם ערכי DF נמוכים במיוחד.
2, מדוע לוח PTFE הוא בחירה אידיאלית ליישומי RF?
לוח PTFE הפך לאבן הפינה של עיצוב מעגלי RF Performance-.
אובדן דיאלקטרי נמוך במיוחד (DF): ערך ה- DF של חומר PTFE טהור נמוך ביותר (יכול להיות נמוך עד 0.0009), עדיף בהרבה על FR-4. משמעות הדבר היא כי הנחתת האנרגיה הנוצרת על ידי המדיום עצמו במהלך העברת האות היא קטנה מאוד, וניתן לשמור על חוזק האות באופן מקסימאלי.
קבוע דיאלקטרי יציב (DK): ערך ה- DK של גיליון PTFE משתנה מעט מאוד בתדר ויכול לשמור על עקביות גבוהה בין קבוצות שונות. זה חיוני להשגת בקרת עכבה מדויקת, הימנעות מהשתקפות אותות ועיוותים הנגרמים כתוצאה מתנודות DK.
יציבות תרמית מעולה: לחומר PTFE מקדם התפשטות תרמית נמוכה מאוד, שיכול לשמור על תכונות חשמליות ומכניות יציבות על טווח טמפרטורות רחב, מה שמבטיח את אמינות המוצר בסביבות שונות.
גיליונות PTFE מסחריים נפוצים כוללים Rogers 'Rophers ®, סדרת Ro4000 ® וסדרת Taconic, וכו'.
3, נקודות מעשיות לבחירה ועיבוד צלחות PTFE
למרות שגיליונות PTFE הם בעלי ביצועים מצוינים, התכונות הפיזיקליות והכימיות הייחודיות שלהם מציבות גם אתגרי עיבוד. הזנחת נקודות מפתח אלה יכולה להוביל גם לאובדן חמור של PCB או כשל במוצר.
קידוח ומתכת חור: חומר PTFE הוא רך יחסית ומועמד ל"עיצוץ קידוח "במהלך הקידוחים. פרמטרי קידוח וטחינה אופטימליים ותהליכים כימיים קפדניים נדרשים כדי להבטיח קירות חור נקיים, להשיג מתכת חור טובה ולהימנע מבעיות אמינות קשורות.
הדבקה של נייר נחושת: משטח ה- PTFE החלק לא קל לקשר עם נייר כסף נחושת. גיליונות PTFE יוקרים משתמשים בתהליכי טיפול משטח מיוחדים (כמו תחריט כימי) כדי להגביר את הידבקות נייר הנחושת. במהלך התכנון, רצוי להימנע משימוש באזורים גדולים של נייר כסף נחושת בסביבות עם תנודות חמורות למניעת דלמינציה.
דיוק בקרת עכבה: בדיוק בגלל ה- DK היציב של PTFE, דרישות גבוהות יותר ממוקמות על דיוק העיבוד. על מפעל הלוח לשלוט בקפדנות ברוחב הקו, מרווח הקווים ועובי השכבה הדיאלקטרית. כל סטייה תשפיע על ערך העכבה הסופי, ובכך תציג אובדן השתקפות של אותות.
ספיגת לחות: בחלק מהחומרים המורכבים של PTFE יש מידה מסוימת של ספיגת לחות. יש לאפות PCB לפני ההרכבה כדי למנוע דלמינציה או "פיצוץ לוח" הנגרם כתוצאה מאידוי לחות במהלך הלחמה מחדש בטמפרטורות גבוהות.