مقدمه ای بر مایکروویو PCBs: آنچه باید بدانید

پاسخ مستقیم

مایکروویو PCB بردهای مداری با فرکانس بالا هستند که برای ارسال و دریافت سیگنال‌های بالاتر از 1 گیگاهرتز با حداقل تلفات و اعوجاج، با استفاده از لمینت‌های تخصصی کم‌تلفات، پشته‌بندی‌های امپدانس کنترل‌شده، و تحمل‌های ساخت سخت‌تر نسبت به بردهای __OMINI_TERM استاندارد طراحی شده‌اند. آنها برای سیستم های رادار، 5G، ماهواره و هوافضا ضروری هستند، جایی که یکپارچگی سیگنال در فرکانس های مایکروویو تعیین می کند که آیا کل سیستم کار می کند یا از کار می افتد.

---

چرا استاندارد FR-4 در فرکانس های مایکروویو خراب می شود

FR-4 استاندارد یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه است که برای مدارهای دیجیتال زیر چند صد مگاهرتز به خوبی کار می کند، اما به یک گلوگاه جدی در بالای 1 گیگاهرتز تبدیل می شود. ثابت دی الکتریک (Dk) FR-4 معمولاً از 4.2 تا 4.8 متغیر است، اما به طور قابل توجهی با فرکانس و دما تغییر می کند. در فرکانس های مایکروویو، این تغییر باعث رانش امپدانس، انحراف سیگنال و رفتار فاز غیرقابل پیش بینی می شود. مهمتر از آن، FR-4 دارای مماس تلفات (Df) در حدود 0.020 است، به این معنی که ماده بخش معنی‌داری از انرژی سیگنال را به عنوان گرما جذب می‌کند. در 10 گیگاهرتز، این از دست دادن برای اکثر سیستم ها غیرقابل قبول می شود.

راه حل مهندسی این است که به لمینت های کم تلفات مانند Rogers RT/duroid، مواد مبتنی بر PTFE یا ورقه های سرامیکی هیدروکربنی بروید. این مواد ثابت دی الکتریک را در محدوده 2.2 تا 3.5 و مماس تلفات زیر 0.002 در فرکانس های بالا ارائه می دهند. انتخاب ورقه ورقه مستقیماً تلفات درج، پایداری فاز و توانایی برد برای حفظ امپدانس ثابت در سراسر باند عملیاتی را تعیین می کند. برای هر سیستمی که بالاتر از 1 گیگاهرتز کار می کند - رادار، بک هال 5G، پیوندهای ماهواره ای یا سنجش خودرو - لایه لایه و استک آپ اولین تصمیمات مهندسی هستند که عملکرد را تعریف می کنند.

چرا استاندارد FR-4 در فرکانس های مایکروویو خراب می شود

FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.8 و مماس تلفات (Df) است که به شدت بالای 1 گیگاهرتز افزایش می یابد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 می‌تواند مماس تلفات 0.020 یا بالاتر را نشان دهد، که به معنای تلفات دی الکتریک بیش از حد و تضعیف سیگنال است. ردیابی میکرو نواری 10 سانتی‌متری در FR-4 در فرکانس 10 گیگاهرتز می‌تواند چندین دسی‌بل از قدرت سیگنال را از دست بدهد، که برای رادار، 5G یا پیوندهای ماهواره‌ای که هر دسی‌بل مهم است غیرقابل قبول است.

مشکل دوم با FR-4 ناپایداری Dk است. ثابت دی الکتریک استاندارد FR-4 با فرکانس و دما تغییر می کند و باعث رانش امپدانس می شود. ردی که برای 50 اهم در 1 گیگاهرتز طراحی شده است ممکن است 55 اهم در 10 گیگاهرتز اندازه گیری کند. این عدم تطابق امپدانس بازتاب هایی ایجاد می کند که نسبت سیگنال به نویز را کاهش می دهد و نرخ خطای بیت را در سیستم های دیجیتال افزایش می دهد.

مایکروویو PCBs جایگزین FR-4 می شود و با ورقه های مهندسی شده برای رفتار فرکانس بالا قابل پیش بینی طراحی شده است. موادی مانند Rogers RO4003C، Rogers RT/duroid، ورقه‌های PTFE و ترکیبات هیدروکربنی پر شده از سرامیک، ثابت‌های دی الکتریک پایدار و مماس‌های تلفات کم را در سراسر باند عملیاتی ارائه می‌دهند. این مواد، همراه با قوانین طراحی امپدانس کنترل‌شده، به مهندسان اجازه می‌دهد مدارهای قابل اعتمادی برای کاربردهای رادار، 5G، ماهواره و تجهیزات آزمایشی بسازند.

---

چرا استاندارد FR-4 بالاتر از 1 گیگاهرتز خراب می شود

FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) است که به طور قابل توجهی با فرکانس و دما متفاوت است. در فرکانس 1 گیگاهرتز و بالاتر، مماس از دست دادن FR-4 (Df) تقریباً به 0.020-0.025 می رسد، که به معنای تلفات درج بالا در واحد طول است. یک ردیابی میکرواستریپ 6 اینچی در FR-4 در 2.4 گیگاهرتز می تواند چندین دسی بل انرژی سیگنال را از دست بدهد، که برای گیرنده ها و فرستنده هایی که به دامنه و پاسخ فاز تمیز نیاز دارند غیرقابل قبول است.

مشکل فقط تضعیف نیست. Dk FR-4 نیز با جذب دما و رطوبت تغییر می‌کند و باعث می‌شود مقادیر امپدانس به خارج از تحمل مورد نیاز طراحی‌های جلویی دیجیتال یا RF با سرعت بالا تغییر کند. هنگامی که یک ردی قرار است 50 اهم باشد و ثابت دی الکتریک تغییر کند، امپدانس مشخصه نیز تغییر می کند که بازتاب و امواج ایستاده ایجاد می کند. برای پیوند رادار یا 5G، این رفتار نسبت سیگنال به نویز را کاهش می دهد و می تواند سیستم را از مشخصات خارج کند.

مواد مایکروویو PCB این مشکل را با ورقه های قابل پیش بینی و کم تلفات حل می کنند. بسترهای مبتنی بر PTFE، ورقه‌های سرامیکی هیدروکربنی مانند Rogers RO4003C، و مواد ترموست تقویت‌شده با شیشه، ثابت‌های دی الکتریک پایدار و فاکتورهای اتلاف کم را در فرکانس‌های مایکروویو ارائه می‌کنند. انتخاب ورقه ورقه، پروفیل فویل مسی و ساخت stackup تعیین می کند که چقدر انرژی سیگنال از فرستنده به آنتن یا گیرنده حفظ می شود.

---

چرا استاندارد FR-4 بالاتر از 1 گیگاهرتز خراب می شود

FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) است که با فرکانس حرکت می کند و مماس تلفات (Df) که بیش از حدود 1 گیگاهرتز غیر قابل قبول می شود. در فرکانس 2.4 گیگاهرتز، یک برد FR-4 معمولی می تواند تلفات درج را بیش از 0.2 دسی بل در هر اینچ نشان دهد و با افزایش فرکانس این عدد به سرعت بالا می رود. برای پیوند 5G mmWave در 28 گیگاهرتز، تلفات FR-4 آنقدر شدید می‌شود که ممکن است سیگنال پس از چند سانتی‌متر ردیابی غیرقابل استفاده باشد.

مشکل فقط تضعیف نیست. ثابت دی الکتریک FR-4 با فرکانس و دما تغییر می کند، که امپدانس مشخصه یک اثر را از مقدار هدف دور می کند. این عدم تطابق امپدانس باعث ایجاد انعکاس، امواج ایستاده، و نمودارهای چشمی تخریب شده در سیستم های دیجیتال می شود. برای رادار، پیوندهای ماهواره ای و بک هال 5G، این اثرات مستقیماً بودجه پیوند و عملکرد نرخ خطای بیت را کاهش می دهد.

مواد PCB مایکروویو برای دو ویژگی الکتریکی اصلی انتخاب می شوند: ثابت دی الکتریک (Dk) و مماس تلفات (Df). Dk سرعت انتشار و امپدانس مشخصه ردیابی را تعیین می کند، در حالی که Df مقدار انرژی را که بستر در فرکانس جذب می کند اندازه می گیرد. FR-4 استاندارد دارای Df حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است، در حالی که ورقه های PTFE می توانند به Df زیر 0.002 برسند. این تفاوت به کاهش چشمگیر درج کمتر در فرکانس های مایکروویو تبدیل می شود.

فرآیند تولید نیز تغییر می کند. تخته های مایکروویو به تأیید امپدانس کنترل شده، تحمل اچ سخت تر و اغلب پرداخت های تخصصی سطح نیاز دارند. بازنگری طراحی باید زبری مس، از طریق خرد، و پیوستگی صفحه مرجع را در نظر بگیرد. این عوامل باعث می‌شوند مایکروویو PCB گران‌تر و کندتر از بردهای استاندارد تولید شوند، اما برای عملکرد قابل اعتماد فرکانس بالا غیرقابل مذاکره هستند.

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک مایکروویو PCB با فرکانس کاری، خواص مواد، و کنترل‌های ساخت اعمال شده در طول ساخت تعریف می‌شود. اصطلاح "مایکروویو" عموماً به فرکانس‌هایی از 1 گیگاهرتز تا 30 گیگاهرتز و بالاتر اشاره دارد، جایی که طول موج آنقدر کوتاه می‌شود که مواد استاندارد PCB و قوانین طراحی دیگر به‌طور قابل اعتمادی کار نمی‌کنند.

چرا FR-4 بالای 1 گیگاهرتز خراب می شود

FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) تقریباً 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس‌های بالاتر، مماس تلفات FR-4 باعث کاهش قابل توجه سیگنال می‌شود و Dk آن با فرکانس و دما متفاوت است. این منجر به رانش امپدانس، از دست دادن بیش از حد درج، و خطاهای زمان‌بندی در سیستم‌های پرسرعت دیجیتال یا RF می‌شود. برای یک سیگنال 10 گیگاهرتز، FR-4 می تواند سیگنال را به شدت تضعیف کند که گیرنده نتواند آن را از نویز تشخیص دهد.

ورقه‌های مایکروویو با مماس‌های تلفات کمتر، معمولاً 0.002 تا 0.009 بسته به درجه مواد، و ثابت‌های دی الکتریک پایدارتر در فرکانس و دما، این مشکل را برطرف می‌کنند. انتخاب های رایج عبارتند از سری Rogers RO4000، ورقه های PTFE مبتنی بر PTFE و کامپوزیت های سرامیکی هیدروکربنی. این مواد خواص الکتریکی ثابتی را در فرکانس‌های مایکروویو حفظ می‌کنند، به همین دلیل است که برای کاربردهای رادار، 5G، ماهواره و خودرو مشخص شده‌اند.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB هر برد مداری است که برای کار در فرکانس‌های بالاتر از 1 گیگاهرتز مهندسی شده است، که در آن رفتار الکتریکی بستر، مس و انتقال‌ها به عامل غالب در عملکرد سیستم تبدیل می‌شود. در این فرکانس‌ها، طول موج به سانتی‌متر یا میلی‌متر منقبض می‌شود، بنابراین حتی تغییرات کوچک در ثابت دی‌الکتریک، عرض ردیابی یا ضخامت بستر می‌تواند باعث عدم تطابق امپدانس، انعکاس و از دست دادن بیش از حد درج شود.

تفاوت مهندسی بین PCB استاندارد و مایکروویو PCB فقط در مواد نیست. این کل زنجیره طراحی و تولید است: انتخاب ورقه ورقه، ساخت استک آپ، عملیات سطح مس، از طریق انتقال، و روش آزمایش. FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 با مماس تلفات (Df) نزدیک به 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 بسیار پرتلفات می شود و Dk آن با فرکانس و دما تغییر می کند. لایه‌های مایکروویو مانند Rogers RO4003C، RO4350B یا مواد مبتنی بر PTFE دارای Dk پایدارتر و Df بسیار پایین‌تر هستند، معمولاً زیر 0.003 در 10 گیگاهرتز.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB هر برد مداری است که برای کار در محدوده فرکانس مایکروویو مهندسی شده است که عموماً به عنوان 1 گیگاهرتز و بالاتر پذیرفته می شود. تمایز فقط در مورد فرکانس نیست. این در مورد نحوه تعامل مواد برد، استک آپ و فرآیندهای ساخت با سیگنال الکتریکی است.

FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) تقریباً 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس‌های بالاتر، مماس تلفات FR-4 باعث تضعیف سیگنال قابل توجهی می‌شود، و Dk آن با فرکانس تغییر می‌کند که منجر به رانش امپدانس و خطاهای زمان‌بندی می‌شود. لمینت های مایکروویو PCB مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE و ورقه های سرامیکی هیدروکربنی دارای مقادیر Dk از 2.2 تا 10.2 با مماس تلفات زیر 0.002 در 10 گیگاهرتز هستند. این مواد دامنه و فاز سیگنال را حفظ می کنند، به همین دلیل است که برای رادار، 5G، ماهواره و تجهیزات آزمایشی با سرعت بالا اجباری هستند.

تغییر مهندسی از FR-4 به لایه‌های مایکروویو بر هر تصمیم پایین‌دستی تأثیر می‌گذارد: طراحی پشته‌ای، انتخاب فویل مسی، از طریق ساخت‌وساز، پرداخت سطح، و فرآیند مونتاژ. این مقاله توضیح می دهد که چه تغییراتی، چرا اهمیت دارد، و چگونه از رایج ترین اشتباهات طراحی و منبع یابی جلوگیری کنید.

چرا استاندارد FR-4 بالاتر از 1 گیگاهرتز خراب می شود

FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) نزدیک به 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس های مایکروویو، این مقادیر مشکل ساز می شوند. مماس تلفات تعیین می کند که چه مقدار انرژی سیگنال در حین عبور از دی الکتریک به گرما تبدیل می شود. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 استاندارد می تواند تلفات درج بالای 0.5 دسی بل در هر اینچ را نشان دهد، که برای اکثر سیستم های RF غیرقابل قبول است.

ثابت دی الکتریک FR-4 نیز به میزان قابل توجهی با فرکانس و دما تغییر می کند. این تغییر باعث رانش امپدانس می شود که منجر به انعکاس سیگنال و کاهش بازده برگشتی می شود. برای ردیابی امپدانس کنترل‌شده 50 اهم، تغییر Dk از 4.2 به 4.5 می‌تواند امپدانس مشخصه را چندین اهم تغییر دهد، که برای ایجاد عدم تطابق قابل اندازه‌گیری در قسمت جلویی 5G یا رادار کافی است.

مایکروویو PCBs جایگزین FR-4 می شود با ورقه های مهندسی شده برای Dk پایدار و مماس تلفات کم (Df) در فرکانس های بالا. انتخاب های رایج عبارتند از Rogers RO4003C، Rogers RT/duroid، ورقه های بر پایه PTFE و مواد هیدروکربنی پر شده با سرامیک. این بسترها خواص الکتریکی ثابتی را در سراسر باند عملیاتی حفظ می‌کنند و جذب دی الکتریک را کاهش می‌دهند، که مکانیسم تلفات غالب بالای 1 گیگاهرتز است.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

یک مایکروویو PCB با محدوده فرکانس کاری، سیستم مواد و کنترل‌های ساخت مورد نیاز برای حفظ یکپارچگی سیگنال در آن فرکانس‌ها تعریف می‌شود. در عمل، این بدان معناست که تخته حول یک ورقه ورقه ای با یک ثابت دی الکتریک (Dk) و یک مماس تلفات کم (Df)، یک stackup مهندسی شده برای امپدانس کنترل شده، و پرداخت سطحی که عملکرد فرکانس بالا را کاهش نمی دهد ساخته شده است.

FR-4 استاندارد دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است که با فرکانس به شدت افزایش می‌یابد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 می تواند سیگنال ها را به شدت کاهش دهد که برد برای اکثر برنامه های RF غیرقابل استفاده می شود. ورقه‌های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE و لایه‌های هیدروکربنی پر شده با سرامیک، مماس‌های تلفاتی را در محدوده 0.001 تا 0.004 ارائه می‌دهند. این تفاوت مستقیماً به تلفات ورودی کمتر، نسبت سیگنال به نویز بهتر و رفتار فاز ثابت تر در سراسر باند عملیاتی ترجمه می شود.

پیامدهای تولید به همان اندازه مهم هستند. مایکروویو PCB به کنترل ضخامت دی الکتریک دقیق تر، تأیید امپدانس کنترل شده، و پرداخت سطحی نیاز دارد که عملکرد فرکانس بالا را کاهش نمی دهد. فرآیندهای استاندارد FR-4 نمی توانند خواص الکتریکی قابل تکراری را که یک رادار 10 گیگاهرتز یا پیوند 5G 28 گیگاهرتز نیاز دارد، ارائه دهند.

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک PCB به مایکروویو PCB تبدیل می‌شود که فرکانس کاری شما را مجبور می‌کند که انتخاب‌های مواد، چیدمان و ساخت را تغییر دهید. آستانه به طور کلی به عنوان 1 گیگاهرتز پذیرفته شده است، اگرچه بسیاری از طرح ها در 500 مگاهرتز در حال حاضر از مواد درجه مایکروویو بهره می برند. در بالای 1 گیگاهرتز، طول موج به حدی کاهش می یابد که تلفات دی الکتریک استاندارد FR-4 و ناپایداری ابعادی باعث کاهش غیرقابل قبول سیگنال می شود.

نقش مواد لمینت

مهم ترین تصمیم در مایکروویو PCB انتخاب ورقه ورقه است. FR-4 دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) است که به طور قابل توجهی با فرکانس تغییر می کند، و مماس تلفات آن (Df) برای عملکرد فرکانس بالا قابل اطمینان بسیار زیاد است. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 استاندارد می‌تواند تلفات درج بالاتر از 0.2 دسی‌بل بر سانتی‌متر را نشان دهد، که به سرعت در طول اجراهای ردیابی کوتاه غیرقابل کنترل می‌شود.

لمینت های مایکروویو به چند دسته تقسیم می شوند:

• لامینیت های مبتنی بر PTFE (به عنوان مثال، Rogers RT/duroid، تفلون): Dk بسیار کم (2.2-3.0) و تانژانت کم تلفات (0.001-0.002)، ایده آل برای فرکانس های بالای 10 گیگاهرتز.
• ورقه های سرامیکی هیدروکربنی (به عنوان مثال سری Rogers RO4000): هزینه کمتر از PTFE، Dk پایدار در حدود 3.0-3.5، مناسب برای برنامه های 5G و رادار.
• لامینیت های هیبریدی: مخلوط کردن FR-4 با مواد با فرکانس بالا برای کاهش هزینه و در عین حال حفظ لایه های سیگنال بحرانی.

انتخاب ماده مستقیماً بر تلفات درج، پایداری فاز و کنترل امپدانس تأثیر می گذارد. یک برد استاندارد FR-4 دارای مماس تلفات در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است، در حالی که لمینت های مبتنی بر PTFE می توانند تا 0.0015 کم باشند. این تفاوت زمانی قابل توجه می شود که یکپارچگی سیگنال در 10 گیگاهرتز یا بالاتر مهم باشد.

---

چه چیزی یک PCB "مایکروویو" را ایجاد می کند و چرا FR-4 شکست می خورد

یک PCB بر اساس فرکانس کاری، نه ضخامت تخته یا تعداد لایه ها، نام مایکروویو را کسب می کند. هنگامی که سیگنال ها از حدود 1 گیگاهرتز فراتر می روند، خواص الکتریکی بستر بر عملکرد غالب است. FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) 0.020 یا بالاتر است. در فرکانس‌های مایکروویو، این مماس از دست دادن مستقیماً به تضعیف سیگنال تبدیل می‌شود: هر چه Df بالاتر باشد، با عبور سیگنال از دی‌الکتریک، انرژی بیشتری به گرما تبدیل می‌شود.

نتیجه عملی این است که FR-4 برای اکثر برنامه‌ها غیرقابل استفاده می‌شود. ردیابی 6 اینچی در FR-4 در فرکانس 5 گیگاهرتز می تواند چندین دسی بل قدرت سیگنال را از دست بدهد، که برای پیوندهای رادار، 5G یا ماهواره غیرقابل قبول است. مایکروویو PCBs جایگزین FR-4 با ورقه ورقه هایی مانند Rogers RO4003C، Rogers RT/duroid، مواد مبتنی بر PTFE یا ورقه های هیدروکربنی پر شده با سرامیک می شود. این مواد یک ثابت دی الکتریک (Dk) و یک مماس تلفات کم (Df) را ارائه می دهند که معمولاً در فرکانس کاری زیر 0.005 است، که تلفات درج را قابل پیش بینی نگه می دارد و یکپارچگی سیگنال را دست نخورده نگه می دارد.

---

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک PCB زمانی که فرکانس کاری از حدود 1 گیگاهرتز بیشتر شود به مایکروویو PCB تبدیل می شود. در این فرکانس ها، خواص الکتریکی زیرلایه بر عملکرد غالب است. FR-4 استاندارد دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است که باعث کاهش قابل توجه سیگنال می شود. لایه‌های مایکروویو مانند Rogers RO4003C، Rogers RT/duroid 5880 یا مواد مبتنی بر PTFE مماس‌های تلفاتی را در محدوده 0.001 تا 0.003 ارائه می‌کنند که آنها را برای انتشار سیگنال با فرکانس بالا مناسب می‌کند.

انتخاب مواد اولین تصمیم اصلی است. ثابت دی الکتریک (Dk) سرعت انتشار و امپدانس مشخصه آثار را تعیین می کند. مماس تلفات (Df) تعیین می کند که چه مقدار انرژی به عنوان گرما تلف می شود. هر دو مقدار با فرکانس، دما و جذب رطوبت تغییر می‌کنند، بنابراین شما باید دیتاشیت لمینت را در فرکانس کاری خود تأیید کنید نه اینکه مقادیر 1 مگاهرتز یا 10 گیگاهرتز را یکسان فرض کنید. به عنوان مثال، یک لمینت مبتنی بر PTFE با Dk 3.0 در 10 گیگاهرتز ممکن است Dk موثر متفاوتی را پس از اچ و لمینیت نشان دهد که مستقیماً بر محاسبه امپدانس شما تأثیر می گذارد.

چه چیزی مایکروویو PCBs را با PCBs استاندارد متفاوت می کند

FR-4 استاندارد دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است که با فرکانس به شدت افزایش می‌یابد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 می تواند سیگنال ها را به شدت کاهش دهد که توان دریافتی به زیر سطح نویز سیستم می رسد. مایکروویو PCBs جایگزین FR-4 با ورقه های کم اتلاف مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE یا ورقه های هیدروکربنی پر شده با سرامیک می شود. این مواد مماس تلفات را در محدوده 0.001 تا 0.004 ارائه می دهند که 5 تا 20 برابر کمتر از FR-4 در فرکانس های مایکروویو است.

انتخاب ماده همچنین بر ثابت دی الکتریک (Dk) تأثیر می گذارد. FR-4 به طور معمول دارای Dk 4.2 تا 4.8 با تحمل ضعیف است، در حالی که لمینت های مایکروویو مقادیر Dk را از 2.2 تا 10.2 با تلورانس های ± 0.02 یا بهتر ارائه می دهند. این مهم است زیرا امپدانس مستقیماً به Dk مرتبط است. تغییر در Dk امپدانس مشخصه یک ردیابی 50 اهم را تغییر می دهد و باعث بازتاب و کاهش پهنای باند قابل استفاده سیستم می شود.

---

چرا استاندارد FR-4 بالاتر از 1 گیگاهرتز خراب می شود

FR-4 استاندارد یک لمینت اپوکسی تقویت شده با شیشه است که برای بردهای دیجیتال زیر چند صد مگاهرتز به خوبی کار می کند. بالاتر از تقریباً 1 گیگاهرتز، FR-4 مماس تلفات (Df) 0.020 یا بالاتر را نشان می‌دهد که انرژی سیگنال را به گرما تبدیل می‌کند. ثابت دی الکتریک (Dk) FR-4 نیز به طور قابل توجهی با فرکانس متفاوت است، که باعث می شود امپدانس در سراسر باند عملیاتی غیرقابل پیش بینی باشد.

نتیجه عملی ساده است: یک ردیابی 50 اهم که روی FR-4 در 1 گیگاهرتز طراحی شده است، امپدانس خود را در 5 گیگاهرتز حفظ نمی کند. تلفات درج افزایش می یابد، تلفات برگشتی کاهش می یابد، و انتشار تشعشع افزایش می یابد. برای رادار، 5G، ماهواره و تجهیزات آزمایشی پرسرعت، این رفتار غیرقابل قبول است.

مایکروویو PCBs جایگزین FR-4 می شود با ورقه های کم اتلاف مانند Rogers RT/duroid، مواد مبتنی بر PTFE یا کامپوزیت های هیدروکربنی پر شده با سرامیک. این مواد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) و یک مماس تلفات کم (Df) در سراسر محدوده فرکانس کاری هستند. فویل مسی، پرداخت سطح، و ساختار پشته ای نیز برای به حداقل رساندن تلفات هادی و دی الکتریک انتخاب شده اند.

---

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک مایکروویو PCB با محدوده فرکانس کاری آن تعریف می‌شود، نه با اندازه فیزیکی یا تعداد لایه‌های آن. در عمل، بردهایی که سیگنال‌های بالاتر از 1 گیگاهرتز را مدیریت می‌کنند - اغلب تا 40 گیگاهرتز یا بیشتر در سیستم‌های موج میلی‌متری - به مواد و مراحل ساخت نیاز دارند که PCBs دیجیتال استاندارد از آنها استفاده نمی‌کنند.

نقش مواد لمینت

FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) نزدیک به 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس های مایکروویو، مماس تلفات FR-4 باعث تضعیف بیش از حد سیگنال می شود و Dk آن به طور قابل توجهی با فرکانس و دما متفاوت است. این منجر به رانش امپدانس، خطاهای زمان‌بندی و کاهش نسبت سیگنال به نویز می‌شود.

مایکروویوهای PCB از لایه‌بندی‌هایی با Dk پایین‌تر و پایدارتر، معمولاً بین 2.2 تا 3.5، و مماس تلفات زیر 0.002 در فرکانس کاری استفاده می‌کنند. خانواده های مادی متداول عبارتند از:

• لمینت های مبتنی بر PTFE (به عنوان مثال، سری Rogers RT/duroid) بازرسی کیفیت
• لمینت های سرامیکی هیدروکربنی (به عنوان مثال سری Rogers RO4000)
• پلی استایرن متقاطع و سایر مواد مایکروویو ترموست

این لایه‌ها خواص الکتریکی ثابتی را در فرکانس و دما حفظ می‌کنند، که برای کاربردهای حساس به فاز مانند رادار و شکل‌دهی پرتو 5G ضروری است.

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک مایکروویو PCB با فرکانس کاری آن تعریف می‌شود، نه اندازه یا تعداد لایه‌های آن. هنگامی که یک سیگنال تقریباً از 1 گیگاهرتز عبور می کند، FR-4 استاندارد به یک بستر ضعیف تبدیل می شود زیرا ثابت دی الکتریک آن (Dk) با فرکانس حرکت می کند و مماس تلفات آن (Df) باعث تضعیف بیش از حد می شود. مواد برد، سطح مس و استک آپ باید برای حفظ یکپارچگی سیگنال در این فرکانس ها مهندسی شوند.

سه ویژگی تعیین کننده یک مایکروویو PCB عبارتند از:

• لامینیت کم تلفات: موادی مانند روجرز RT/duroid، PTFE یا لمینت های سرامیکی هیدروکربنی دارای Dk پایدار و ضریب اتلاف کم (Df) در فرکانس های مایکروویو هستند.
• امپدانس کنترل شده: عرض ردیابی، ضخامت دی الکتریک، و وزن مس محاسبه شده و برای حفظ یک امپدانس مشخصه ثابت، در تلرانس های محدود نگهداری می شوند.
• کنترل سطح و انتقال: زبری مس، از طریق خرده‌ها و ماسک لحیم کاری روی ردیابی‌های فرکانس بالا، همگی بر افت درج و افت برگشت تأثیر می‌گذارند.

FR-4 استاندارد برای طرح های مایکروویو مناسب نیست زیرا Dk آن به طور قابل توجهی با فرکانس متفاوت است و مماس تلفات آن بسیار زیاد است. در فرکانس 10 گیگاهرتز، یک برد FR-4 معمولی می تواند بیش از 1 دسی بل در اینچ افت را نشان دهد، در حالی که یک لمینت مبتنی بر PTFE بسته به درجه مواد خاص، می تواند کمتر از 0.1 دسی بل در اینچ را نگه دارد.

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک مایکروویو PCB با فرکانس کاری آن تعریف می‌شود، نه با اندازه فیزیکی یا تعداد لایه‌های آن. هنگامی که یک برد سیگنال های بالاتر از 1 گیگاهرتز را حمل می کند، طول موج آنقدر کوتاه می شود که ردیابی ابعاد، ضخامت دی الکتریک و خواص مواد به طور مستقیم بر رفتار سیگنال تأثیر می گذارد. استاندارد FR-4 دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است که با فرکانس افزایش می یابد و باعث تضعیف غیرقابل قبولی برای اکثر سیستم های مایکروویو می شود.

انتخاب مواد اولین تصمیم اصلی است. لایه های کم تلفات مانند Rogers RO4003C، RO4350B، بسترهای مبتنی بر PTFE و مواد هیدروکربنی پر شده با سرامیک، ثابت دی الکتریک (Dk) بین 2.2 تا 3.5 و مماس تلفات (Df) زیر 0.003 در 10 گیگاهرتز را ارائه می دهند. در مقابل، FR-4 معمولاً دارای Df 0.020 یا بالاتر است، به این معنی که انرژی سیگنال به میزان قابل توجهی به گرما تبدیل می شود. برای ردیابی 10 گیگاهرتز، این تفاوت می تواند به چندین دسی بل کاهش اضافی در هر اینچ تبدیل شود که برای رادار، 5G یا پیوندهای ماهواره ای غیرقابل قبول است.

انتخاب ورقه ورقه نیز روی استک آپ تأثیر می گذارد. تخته های مایکروویو اغلب از دی الکتریک های نازک تری برای حفظ امپدانس کنترل شده با عرض ردیابی باریک تر استفاده می کنند. یک استک آپ معمولی ممکن است از Rogers RO4003C با ثابت دی الکتریک 3.38 و ضریب اتلاف 0.0027 در 10 گیگاهرتز، جفت شده با 0.5 اونس یا 1 اونس مس استفاده کند. پایداری Dk ماده در دما و فرکانس در اینجا بیشتر از بردهای دیجیتال استاندارد اهمیت دارد، زیرا هر گونه تغییر امپدانس و پاسخ فاز مدار را تغییر می دهد.

---

چرا استاندارد FR-4 در فرکانس های مایکروویو خراب می شود

استاندارد FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.8 و مماس تلفات (Df) است که به شدت بالای 1 گیگاهرتز افزایش می یابد. در فرکانس های مایکروویو، FR-4 تلفات دی الکتریک بالایی را نشان می دهد، به این معنی که بستر خود انرژی سیگنال را جذب کرده و آن را به گرما تبدیل می کند. نتیجه از دست دادن بیش از حد درج، تضعیف سیگنال و رفتار امپدانس غیرقابل پیش بینی است که می تواند یک طراحی را غیر کاربردی کند.

مشکل فقط مواد پایه نیست. ثابت دی الکتریک FR-4 به طور قابل توجهی با فرکانس و دما متفاوت است. ردی که برای 50 اهم در 1 گیگاهرتز طراحی شده است ممکن است 45 اهم در 10 گیگاهرتز اندازه گیری کند زیرا Dk دریفت می شود. برای سیستم های باند باریک یا پهن، این تغییر باعث از بین رفتن افت برگشتی و افزایش نرخ خطای بیت می شود. ورقه‌های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers 4000، بسترهای مبتنی بر PTFE و مواد هیدروکربنی پر شده با سرامیک، مقادیر Dk پایداری را در فرکانس و دما ارائه می‌دهند، به‌علاوه ضریب اتلاف کم (Df) که تلفات دی الکتریک را کاهش می‌دهد.

زبری سطح مس نیز در فرکانس های مایکروویو اهمیت بیشتری دارد. مس الکترورسوب شده استاندارد دارای مشخصات ناهمواری است که با افزایش فرکانس تلفات هادی را افزایش می دهد. لمینت های با فرکانس بالا اغلب با مس نورد شده یا مس فرآوری شده با پروفیل پایین جفت می شوند تا از دست دادن اثر پوستی کاهش یابد. انتخاب متریال، نوع مس و پرداخت سطح همگی با هم تعامل دارند، بنابراین استک آپ باید به‌عنوان یک سیستم بررسی شود تا به عنوان انتخاب مواد جداگانه.

---

چرا استاندارد FR-4 بالاتر از 1 گیگاهرتز خراب می شود

استاندارد FR-4 یک لایه لایه اپوکسی تقویت شده با شیشه با ثابت دی الکتریک (Dk) است که به طور قابل توجهی با فرکانس و دما تغییر می کند. در فرکانس 1 گیگاهرتز و بالاتر، FR-4 مماس اتلاف (Df) را در محدوده 0.015 تا 0.025 نشان می‌دهد که به معنای جذب بیش از حد دی الکتریک و تلفات رسانا است. یکپارچگی سیگنال به سرعت کاهش می‌یابد و کنترل امپدانس غیرقابل اعتماد می‌شود، زیرا Dk FR-4 بسته به محتوای رزین و سبک بافت شیشه‌ای می‌تواند 5 تا 10 درصد در سراسر صفحه جابجا شود.

ورقه‌های مایکروویو مانند Rogers RO4003C، RO4350B، مواد مبتنی بر PTFE و ورقه‌های سرامیکی هیدروکربنی، مماس تلفات بسیار کمتری را ارائه می‌کنند، معمولاً زیر 0.003 در 10 گیگاهرتز. آنها همچنین ثابت های دی الکتریک پایدارتری را در فرکانس و دما ارائه می کنند. این پایداری اهمیت دارد زیرا امپدانس یک خط انتقال مستقیماً به جذر ثابت دی الکتریک بستگی دارد. اگر Dk جابجا شود، امپدانس مشخصه شما همراه با آن جابجا می شود و باعث انعکاس و از دست دادن درج می شود که سیگنال را کاهش می دهد.

عواقب تولید فوری است. پردازش استاندارد FR-4 تحمل اچ، ثبت مته و پرداخت سطحی را در نظر می گیرد که در فرکانس های پایین تر قابل قبول است. در فرکانس‌های مایکروویو، همین تلورانس‌ها می‌توانند عدم تطابق امپدانس، تشعشع بیش از حد و رفتار فاز غیرقابل پیش‌بینی ایجاد کنند. مایکروویو PCB به تأیید امپدانس کنترل‌شده، کنترل ضخامت دی‌الکتریک دقیق‌تر، و توجه دقیق به زبری سطح مس و انتقال‌ها نیاز دارد.

---

چه چیزی یک مایکروویو PCB را در شرایط ساخت تعریف می کند

یک مایکروویو PCB با فرکانس کاری آن تعریف می‌شود، نه با اندازه فیزیکی یا تعداد لایه‌های آن. در شرایط تولید، برد باید یک امپدانس مشخصه ثابت را در هر ردیابی، انتقال و راه اندازی اتصال حفظ کند. ماده دی الکتریک باید یک ثابت دی الکتریک (Dk) و یک مماس تلفات کم (Df) در فرکانس کاری داشته باشد، زیرا استاندارد FR-4 بیش از تقریباً 1 گیگاهرتز دارای تلفات و غیرقابل پیش بینی می شود.

رایج ترین لمینت های مایکروویو مواد مبتنی بر PTFE مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000 و Laminates Taconic هستند. این مواد مقادیر Dk را در محدوده 2.2 تا 3.5 با مماس تلفات زیر 0.002 در 10 گیگاهرتز ارائه می دهند، در حالی که FR-4 استاندارد معمولاً دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در همان فرکانس است. این تفاوت مستقیماً به تضعیف سیگنال ترجمه می شود: یک ردیابی 10 گیگاهرتز در FR-4 می تواند چندین دسی بل در هر اینچ را از دست بدهد، در حالی که یک ورقه ورقه ای مبتنی بر PTFE ممکن است در شرایط مشابه کمتر از 0.1 دسی بل در هر اینچ از دست بدهد.

عواقب تولید فوری است. تحمل‌های اچ استاندارد FR-4، ثبت مته، و پرداخت‌های سطحی که در 100 مگاهرتز خوب کار می‌کنند، در 5 گیگاهرتز یا 10 گیگاهرتز غیرقابل قبول می‌شوند. ساخت مایکروویو PCB به تأیید امپدانس کنترل شده، کنترل ضخامت دی الکتریک دقیق تر و توجه دقیق به زبری سطح مس نیاز دارد. هزینه مواد به تنهایی اغلب 5 تا 10 برابر بیشتر از FR-4 است، و زمان تولید طولانی‌تر است زیرا لمینت‌های تخصصی توسط هر سازنده‌ای تهیه نمی‌شود.

---

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک PCB زمانی که فرکانس کاری آن از حدود 1 گیگاهرتز تجاوز کند، به یک مایکروویو PCB تبدیل می شود، جایی که خواص الکتریکی لایه لایه و هندسه فیزیکی آثار بر عملکرد غالب است. در این فرکانس‌ها، طول موج به سانتی‌متر یا میلی‌متر کاهش می‌یابد، بنابراین حتی تغییرات کوچک در ضخامت دی‌الکتریک، عرض ردیابی یا سطح مسی می‌تواند باعث کاهش قابل اندازه‌گیری سیگنال شود.

دو خاصیت ماده که بیشترین اهمیت را دارند ثابت دی الکتریک (Dk) و مماس تلفات (Df) هستند. Dk سرعت انتشار و امپدانس مشخصه خط انتقال را تعیین می کند. Df که ضریب اتلاف نیز نامیده می شود، مقدار انرژی را که زیرلایه به عنوان گرما جذب می کند، کمیت می کند. FR-4 استاندارد دارای Dk در حدود 4.2 تا 4.5 و Df نزدیک به 0.020 در 1 گیگاهرتز است که بالای چند گیگاهرتز غیر قابل قبول می شود. لایه‌های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE، و لایه‌های هیدروکربنی پر شده با سرامیک، مقادیر Df زیر 0.002 را در 10 گیگاهرتز ارائه می‌کنند که تضعیف سیگنال را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. پروفیل های حرارتی

انتخاب ورقه ورقه فقط در مورد ثابت دی الکتریک نیست. همچنین باید پایداری Dk در دما و فرکانس، ضریب انبساط حرارتی (CTE) و نحوه رفتار مواد در طول لایه‌کاری چند لایه را در نظر بگیرید. برای مثال، لمینت های مبتنی بر PTFE، نرم هستند و قبل از آبکاری مس نیاز به اچ پلاسما دارند. Rogers RO4003C و سرامیک‌های هیدروکربنی مشابه، سفت‌تر و آسان‌تر پردازش می‌شوند و در عین حال تلفات کمی دارند. FR-4 استاندارد دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است، در حالی که مواد درجه یک مایکروویو مانند Rogers RO4350B نزدیک به 0.0037 قرار دارند. این تفاوت مستقیماً تعیین می کند که چه مقدار انرژی سیگنال در طول ردیابی به گرما تبدیل می شود.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB هر برد مداری است که برای سیگنال‌های بالاتر از حدود 1 گیگاهرتز مهندسی شده است، جایی که طول موج آنقدر کوتاه می‌شود که ردیابی هندسه، خواص دی الکتریک و انتقال‌ها بر عملکرد الکتریکی غالب باشد. در شرایط تولید، برد باید به عنوان یک ساختار خط انتقال دقیق به جای یک اتصال ساده در نظر گرفته شود. سه مشخصه تعیین کننده عبارتند از: سیستم ورقه ورقه، امپدانس کنترل شده، و تلورانس های ساخت اعمال شده برای ویژگی های مس و فاصله دی الکتریک.

FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) است که به شدت بالای 1 گیگاهرتز افزایش می یابد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 می تواند مقادیر مماس تلفات نزدیک به 0.020 یا بالاتر را نشان دهد، که به تضعیف بیش از حد و گرمایش سیگنال تبدیل می شود. مواد PCB مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، ورقه‌های PTFE، یا لایه‌های هیدروکربنی پرشده با سرامیک، مقادیر Df را در محدوده 0.001 تا 0.004 در فرکانس‌های بالا ارائه می‌کنند. این تفاوت دلیل اصلی انتخاب مواد اولین تصمیم در طراحی PCB مایکروویو است.

فرکانس عملیاتی نقطه شروع هر تصمیم مادی است. زیر 1 گیگاهرتز، FR-4 اغلب می تواند کار کند اگر طول ردیابی کوتاه باشد و تحمل امپدانس خیلی تنگ نباشد. در بالای 1 گیگاهرتز، تلفات دی الکتریک و تلفات هادی شروع به غالب شدن می کنند. در فرکانس 10 گیگاهرتز و بالاتر، حتی سطح مسی و سبک بافت شیشه ای لمینت بر عملکرد تأثیر می گذارد. بنابراین، انتخاب متریال باید قبل از تعریف stackup انجام شود، نه پس از تکمیل شماتیک.

چه چیزی یک PCB "میکروویو درجه" را می سازد

یک مایکروویو PCB با عملکرد الکتریکی آن در فرکانس بالا تعریف می شود، نه با اندازه فیزیکی یا تعداد لایه های آن. برد باید یکپارچگی سیگنال را در یک باند فرکانسی مشخص حفظ کند، معمولاً بالای 1 گیگاهرتز، جایی که استاندارد FR-4 تلفات و غیرقابل پیش بینی می شود.

تفاوت اصلی لمینت است. FR-4 دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.8 با مماس تلفات (Df) نزدیک به 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در فرکانس‌های بالاتر، مماس تلفات FR-4 به شدت افزایش می‌یابد و باعث تضعیف بیش از حد سیگنال می‌شود. ورقه‌های درجه مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE، و لایه‌های هیدروکربنی پر شده با سرامیک، مقادیر Df را بین 0.001 و 0.004 ارائه می‌کنند. این مرتبه بزرگی کمتر از FR-4 است، که مستقیماً از دست دادن درج در هر سانتی‌متر ردیابی را کاهش می‌دهد.

انتخاب ورقه ورقه نیز بر پایداری ثابت دی الکتریک تأثیر می گذارد. FR-4 استاندارد دارای Dk است که با فرکانس و دما تغییر می کند، که امپدانس و پاسخ فاز را تغییر می دهد. لایه‌های مایکروویو برای Dk پایدار در فرکانس و دما طراحی شده‌اند که برای کاربردهای حساس به فاز مانند شکل‌دهی پرتو راداری و پیوندهای ماهواره‌ای اهمیت دارد. هنگامی که مایکروویو PCB را مشخص می کنید، فقط یک تابلوی رنگ متفاوت را انتخاب نمی کنید. شما در حال انتخاب یک سیستم مواد با خواص الکتریکی کنترل شده هستید که تعیین می کند آیا طرح شما با بودجه پیوند آن مطابقت دارد یا خیر.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB هر برد مداری است که برای کار در فرکانس‌های بالاتر از 1 گیگاهرتز مهندسی شده است، که در آن رفتار الکتریکی بستر، مس و انتقال‌ها به عامل غالب در عملکرد مدار تبدیل می‌شود. بر خلاف بردهای دیجیتال استاندارد که مشکلات یکپارچگی سیگنال در هارمونیک های بالاتر ظاهر می شوند، بردهای مایکروویو در فرکانس عملیاتی اصلی با این چالش ها روبرو هستند.

سیستم مواد اولین و مهمترین تفاوت است. FR-4 استاندارد دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و مماس تلفات (Df) تقریباً 0.020 در 1 گیگاهرتز است. در 10 گیگاهرتز، مماس تلفات FR-4 بالا می رود و Dk آن با فرکانس حرکت می کند، که هم باعث تضعیف بیش از حد و هم امپدانس غیرقابل پیش بینی می شود. لمینت های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000 و مواد مبتنی بر PTFE مقادیر Df بین 0.001 و 0.004 را ارائه می دهند که به این معنی است که انرژی سیگنال بسیار کمتری به گرما تبدیل می شود. انتخاب ورقه ورقه تنها بزرگترین عامل در عملکرد فرکانس بالا است و مستقیماً بر هزینه، طراحی انباشته و روش ساخت تأثیر می گذارد.

فرکانس کاری کلاس مواد مورد نیاز شما را تعیین می کند. زیر فرکانس زیر 1 گیگاهرتز، FR-4 استاندارد همچنان می تواند برای بسیاری از طرح ها کار کند. بالاتر از آن، شما باید یک لمینت کم تلفات را ارزیابی کنید. در 10 گیگاهرتز و فراتر از آن، حتی تفاوت های کوچک در ثابت دی الکتریک (Dk) و مماس تلفات (Df) بر بودجه پیوند غالب است. ماده ای با Dk از 3.0 و Df از 0.0015 رفتار بسیار متفاوتی با FR-4 با Dk در حدود 4.3 و Df نزدیک به 0.020 دارد. تفاوت ظریف نیست. این تفاوت بین یک پیوند فعال و پیوندی است که بسته نمی شود.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB هر برد مداری است که برای کار در فرکانس‌های 1 گیگاهرتز یا بالاتر طراحی شده است، جایی که مواد استاندارد برد و قوانین چیدمان معمولی دیگر عملکرد قابل پیش‌بینی ارائه نمی‌دهند. در این فرکانس‌ها، طول موج به سانتی‌متر یا میلی‌متر کوچک می‌شود و هندسه فیزیکی آثار، دی‌الکتریک‌ها و انتقال‌ها از نظر الکتریکی مهم می‌شود. آنچه در 100 مگاهرتز کار می کند اغلب در 5 گیگاهرتز شکست می خورد زیرا ظرفیت خازن، اندوکتانس و تلفات دی الکتریک انگلی با فرکانس مقیاس می شوند.

تعریف مهندسی عملی است: مایکروویو PCB بردی است که ویژگی‌های مواد، پشته‌بندی و تحمل‌های ساخت آن به‌طور خاص برای حفظ یکپارچگی سیگنال در فرکانس‌های مایکروویو انتخاب شده‌اند. این بدان معناست که ثابت دی الکتریک لمینت (Dk) و مماس تلفات (Df) باید در سراسر باند عملیاتی پایدار باشند، زبری مس باید کنترل شود، و امپدانس هر خط انتقال باید در تلورانس‌های محدود قابل پیش‌بینی باشد.

چه چیزی مایکروویو PCBs را با PCBs استاندارد متفاوت می کند

FR-4 استاندارد دارای مماس تلفاتی در حدود 0.020 در 1 گیگاهرتز است که با فرکانس به سرعت افزایش می یابد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، FR-4 می تواند سیگنال ها را به شدت کاهش دهد که سیگنال دریافتی غیرقابل استفاده شود. ورقه‌های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE و لایه‌های هیدروکربنی پر شده با سرامیک، مماس‌های تلفاتی را در محدوده 0.001 تا 0.004 ارائه می‌دهند. این تفاوت یک مرتبه بزرگی به این دلیل است که انتخاب مواد اولین تصمیمی است که یک برد مایکروویو کار را از یک نمونه اولیه شکست خورده جدا می کند.

دومین تفاوت عمده کنترل stackup است. تخته های استاندارد FR-4 اغلب دارای تحمل ضخامت دی الکتریک ± 10٪ یا بدتر هستند. یک تغییر 10 درصدی در ضخامت دی الکتریک به طور مستقیم امپدانس مشخصه یک ردیابی میکرواستریپ را تغییر می دهد. در فرکانس 10 گیگاهرتز، این تغییر می تواند یک ردیاب 50 اهم را به 55 اهم یا بیشتر برساند و باعث انعکاس سیگنال شود. ورقه‌های مایکروویو با تلرانس‌های Dk و ضخامت محکم‌تر تولید می‌شوند و استک آپ از همان ابتدا حول امپدانس هدف طراحی می‌شود.

تفاوت سوم نظم و انضباط تولید است. مایکروویو PCBs نیاز به کنترل دقیق زبری سطح مس، از طریق انتقال، و پرداخت سطح دارد. تخته‌فروشی‌های استانداردی که برای کارهای با فرکانس بالا راه‌اندازی نشده‌اند، ممکن است تجهیزات مورد نیاز برای تأیید اچینگ، پاک‌سازی پلاسما یا تأیید امپدانس را نداشته باشند. به همین دلیل است که ساخت مایکروویو PCB معمولاً توسط سازندگانی انجام می شود که دارای تجربه اختصاصی RF و قابلیت تست هستند.

---

چه چیزی یک PCB را مایکروویو می کند PCB

یک PCB وقتی فرکانس کاری وارد محدوده مایکروویو شود، معمولاً بالای 1 گیگاهرتز، به مایکروویو PCB تبدیل می‌شود. در این فرکانس‌ها، طول موج الکتریکی به سانتی‌متر یا میلی‌متر کوچک می‌شود، بنابراین ابعاد ردیابی، ضخامت دی‌الکتریک و خواص مواد از نظر الکتریکی مهم می‌شوند. ردی که مانند یک هادی ساده در 100 مگاهرتز رفتار می کند، به عنوان یک خط انتقال در فرکانس 2 گیگاهرتز عمل می کند و امپدانس مشخصه آن باید برای جلوگیری از انعکاس کنترل شود.

تغییر مهندسی فقط در مورد سرعت نیست. در فرکانس های مایکروویو، ثابت دی الکتریک لایه لایه (Dk) و مماس تلفات (Df) بر عملکرد غالب هستند. استاندارد FR-4 دارای Dk است که با فرکانس تغییر می کند و Df حدود 0.020 است که باعث تضعیف بیش از حد و اعوجاج فاز می شود. لمینت های مایکروویو مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE و سرامیک های هیدروکربنی مقادیر Df زیر 0.002 در 10 گیگاهرتز را ارائه می دهند. این یک مرتبه تلفات کمتر است، به همین دلیل است که انتخاب مواد اولین تصمیم در هر طراحی مایکروویو PCB است.

پیامدهای تولید مستقیماً از مواد ناشی می شود. ورقه‌های PTFE و پر شده با سرامیک نرم‌تر هستند، نسبت به رطوبت حساس‌تر هستند و نسبت به FR-4 به فرآیندهای حفاری و آبکاری متفاوتی نیاز دارند. زبری فویل مس، که اغلب در طراحی تخته استاندارد نادیده گرفته می شود، به یک ضریب تلفات غالب بالای 10 گیگاهرتز تبدیل می شود. سطح مسی صاف، مانند مس نورد شده یا فویل کم پروفیل، از دست دادن هادی را کاهش می دهد اما ممکن است بر چسبندگی اثر بگذارد. تیم طراحی باید عملکرد الکتریکی را در مقابل قابلیت تولید متعادل کند و این تعادل با استک آپ شروع می شود.

چه چیزی مایکروویو را تعریف می کند PCB

مایکروویو PCB یک برد مدار است که برای حفظ یکپارچگی سیگنال در فرکانس‌هایی که مواد و فرآیندهای استاندارد برد تلفات غیرقابل قبولی ایجاد می‌کنند، مهندسی شده است. آستانه عملی معمولاً 1 گیگاهرتز و بالاتر است، اگرچه بسیاری از طرح ها در فرکانس های 10 گیگاهرتز، 28 گیگاهرتز یا حتی 77 گیگاهرتز برای رادار خودرو کار می کنند. در این فرکانس‌ها، طول موج به سانتی‌متر یا میلی‌متر کاهش می‌یابد، بنابراین ابعاد، ضخامت دی‌الکتریک و خواص مواد از نظر الکتریکی مهم می‌شوند.

تفاوت اصلی با PCB استاندارد، سیستم لمینت است. FR-4 دارای یک ثابت دی الکتریک (Dk) در حدود 4.2 تا 4.5 و یک مماس اتلاف (Df) است که به شدت از 1 گیگاهرتز بالاتر می رود و باعث تضعیف بیش از حد و خطای فاز می شود. مایکروویوهای PCB از لمینت های کم تلفات مانند Rogers RT/duroid، سری Rogers RO4000، مواد مبتنی بر PTFE یا ورقه های هیدروکربنی پر شده با سرامیک استفاده می کنند. این مواد Dk پایدارتر و Df بسیار پایین‌تری ارائه می‌دهند که مستقیماً از دست دادن سیگنال در فرکانس‌های بالا را کاهش می‌دهد.

انتخاب ورقه ورقه بر اساس فرکانس کاری، تحمل امپدانس مورد نیاز و محیط حرارتی انجام می شود. به عنوان مثال، یک میلی متر 5G

> Engineering handoff note: Gold Finger PCBs: A Comprehensive Overview of Their Applications, Circuit Board Manufacturing Process: A practical reference for Beginners, and Electronics Manufacturing Process: A practical reference before the release package is frozen.

> Also compare Copper Core PCBs: Revolutionizing the Electronics Industry and Explained: What are the Steps in SMT Assembly Process? before locking the quote scope.