Изготовление печатных плат AD300

Печатная плата Rogers AD300 — это плата, изготовленная на основе ламината серии AD300 компании Rogers Corporation — керамической, армированной стекловолокном подложки на основе ПТФЭ, разработанной для антенных приложений, где основными требованиями к проектированию являются пассивная интермодуляционная модуляция (PIM) и низкие вносимые потери. В настоящее время выпускается вариант AD300D, который в значительной степени заменил более раннюю модель AD300C в большинстве коммерческих антенных программ.

Этот материал входит в серию AD от Rogers — семейство антенных ламинатов с диэлектрической проницаемостью (Dk) от 2.50 (AD250C) до 3.50 (AD350A), что позволяет инженерам-антенностроителям выбирать значение Dk подложки, оптимизирующее расстояние между элементами, размеры питающей сети и ширину луча для рабочей частоты и форм-фактора.

1) Из каких материалов изготовлена ​​печатная плата Rogers AD300?

Rogers AD300 — это ламинат на основе ПТФЭ, в котором для контроля диэлектрической постоянной используется керамический наполнитель, а для обеспечения стабильности размеров — армирование тканым стекловолокном. В отличие от углеводородно-керамических ламинатов (таких как серия RO4000), в AD300 используется фторполимерная смола, что обуславливает особые технологические характеристики — для металлизации переходных отверстий требуется плазменное удаление загрязнений или травление натрием, а не стандартное щелочное удаление загрязнений.

Материал разработан с учетом трех приоритетных характеристик: контролируемая диэлектрическая проницаемость (Dk) для предсказуемых размеров антенны, низкие потери для высокой эффективности антенны и подавление пассивных интермодуляционных искажений для многоканальной инфраструктуры. Окончательные технические характеристики материала должны быть учтены при проверке поставщика и коммерческого предложения в рамках программы AD300, чтобы подтвердить наличие и объем проверки перед размещением заказа.

Для инженеров, работающих над проектированием высокочастотных печатных плат , AD300 занимает особую нишу: это не самый низкопотерный материал Роджерса, но он обеспечивает сочетание подавления интермодуляционных искажений, стабильности размеров и технологичности обработки ПТФЭ, необходимых для применения в антенной инфраструктуре.

2) Серия AD300: описание моделей AD300C, AD300D и AD300A.

Обозначение AD300 охватывает три варианта с различными составами:

AD300C был первым серийным вариантом. Он установил целевой показатель Dk для этой серии на уровне около 3.00 и разработал конструкцию из ПТФЭ/керамики/стекла, которая является отличительной чертой семейства AD300.

AD300D — это текущий производственный стандарт и вариант, указанный в большинстве новых разработок. Ключевые улучшения по сравнению с AD300C включают в себя уточненный допуск по диэлектрической постоянной и оптимизированную реакцию на интермодуляционные искажения. Когда инженеры и производители в действующих программах говорят о «печатной плате Rogers AD300», они почти всегда имеют в виду AD300D.

AD300A — это переработанная формула второго поколения, отличающаяся от AD300C по коэффициенту диссипации (Df), коэффициенту теплового расширения (CTE) и температурному коэффициенту диэлектрической постоянной (TCDk). В AD300A были внесены технологические улучшения, которые снизили вариативность между производственными партиями.

Для любых новых разработок указывайте AD300D. Для устаревших программ на AD300C или AD300A перед заменой уточните у производителя, взаимозаменяемы ли эти варианты для ваших целевых значений импеданса.

3) Основные электрические и механические свойства

Все приведенные ниже значения относятся к AD300D, текущей серийной версии, измеренные в соответствии с методами IPC-TM-650 при частоте 10 ГГц и температуре 23°C, если не указано иное.

Три свойства определяют место AD300D среди высокочастотных материалов . Коэффициент диэлектрической проницаемости Dk, равный 2.94, хорошо контролируется с допуском ±0.05, что обеспечивает предсказуемое сопротивление в разных производственных партиях. Коэффициент диффузии Df, равный 0.0021, достаточно низок для высокоэффективных антенных конструкций, но не так высок, как у таких материалов, как RT/duroid 5880 (Df 0.0009). Коэффициент теплового расширения по оси Z, равный 98 ppm/°C, характерен для материалов на основе ПТФЭ и должен учитываться при расчетах надежности переходных отверстий в многослойных конструкциях.

4) Производительность PIM: почему она определяет возможности приложений AD300

Пассивная интермодуляция (ПИМ) — это нелинейное явление искажения в пассивных компонентах, которое генерирует помеховые сигналы на интермодуляционных частотах. В многоканальных антеннах базовых станций, передающих две или более несущих частоты, продукты ПИМ могут попадать непосредственно на частоты приема, ухудшая чувствительность системы и отношение несущей частоты к помехам.

При тестировании с использованием внутреннего метода Rogers на подложках толщиной 0.030 дюйма с медной фольгой, обработанной методом S1, уровень интермодуляционных искажений (PIM) Rogers AD300D достигает -165 дБн. Эта цифра не является гарантированной спецификацией — на характеристики PIM сильно влияют тип медной фольги, обработка поверхности и геометрия схемы, — но она определяет класс пригодности материала для проектирования антенн базовых станций.

Выбор медной фольги является наиболее значимым фактором, влияющим на эффективность интермодуляционных искажений (PIM). Модель AD300D доступна с тремя вариантами фольги:

• Стандартная медь, полученная методом электроосаждения (ED): Универсальное применение; подходит для умеренных потребностей в потенциально нежелательных лекарственных средствах.
• Медь, подвергнутая обратной обработке методом электродиодной дифракции (фольга S1): Рекомендуется для применения в антенных системах, где интермодуляционные искажения являются определяющим фактором производительности; обеспечивает эталонные значения -165 дБн.
• Медная фольга серии IM: Вариант с высокой прочностью на отслаивание для применений с высокими механическими требованиями.

Для любой конструкции антенны с опубликованными спецификациями PIM необходимо явно указывать медную фольгу, обработанную обратным способом (S1). Использование стандартной меди ED по умолчанию без понимания влияния PIM — распространенная ошибка, которая влияет на измеренные характеристики системы.

5) Где используется печатная плата Rogers AD300

AD300D сертифицирован для использования в антенных системах в диапазоне частот сотовой и коммерческой беспроводной связи. Документированные примеры применения включают:

• Сети питания антенн базовых станций: Питающая сеть распределяет мощность от приемопередатчика к элементам антенны. Эффект интермодуляционных искажений (PIM) в питающей сети напрямую влияет на уровень помех всей антенной системы.
• Распределенные антенные системы (DAS): В системах покрытия внутри помещений, где несколько антенных узлов совместно используют сигнал от общего источника, низкие вносимые потери и стабильность интермодуляционных искажений имеют решающее значение для расчета бюджета канала связи системы.
• Коммерческие сотовые антенны: Секторные антенны для инфраструктуры 4G LTE и 5G в диапазоне частот ниже 6 ГГц, где действуют нормативные ограничения по интермодуляционным искажениям.
• Патч-антенны для GNSS, GPS и SDAR: Антенны для точного позиционирования и спутникового радио, где стабильность фазового центра определяется однородностью диэлектрической проницаемости подложки.
• Антенны для цифрового радиовещания (DAB): Приёмные антенны для вещания в диапазонах VHF/UHF.

Материал AD300D обычно не используется в миллиметровом диапазоне частот выше 40 ГГц, где такие материалы, как RT/duroid 5880 с более низким значением Df, обеспечивают необходимый запас по вносимым потерям. Он также не подходит для мощных схем, где теплопроводность является первостепенной задачей — для таких применений существуют варианты ламинатов с более высоким значением Dk в серии AD, в частности, AD350A.

6) Сравнение AD300 с другими материалами серии Rogers AD.

В серии AD модели AD300D и Rogers RO3035 (Dk 3.50, из серии RO3000) охватывают схожие диапазоны Dk, но основаны на разных принципах конструирования. AD300D оптимизирован для подавления интермодуляционных искажений (PIM); RO3035 оптимизирован для стабильного диэлектрического поведения в более широком диапазоне микроволновых цепей. Ни одна из них не заменяет другую — правильный выбор зависит от того, что является определяющим требованием: подавление PIM или более широкий диапазон микроволновых характеристик.

Isola I-Tera MT40 — это альтернатива ПТФЭ для разработчиков, которым необходимы низкие потери, но которые хотят использовать технологию, совместимую с FR4. Она не обладает характеристиками интермодуляционного искажения (PIM), присущими AD300D, но исключает специфические требования к изготовлению изделий из ПТФЭ.

7) Возможности Highleap в области печатных плат Rogers AD300

Компания Highleap Electronics изготавливает печатные платы Rogers AD300 со специальными технологиями контроля процесса обработки ПТФЭ: плазменное удаление загрязнений при металлизации переходных отверстий, травление с контролем импеданса, подтвержденное измерениями образцов методом TDR, и выбор медной фольги в соответствии с требованиями к интермодуляционным свойствам (PIM) проекта.

• Запасы материалов имеются: AD300D со стандартной ED, обработанной в обратном направлении (S1) и медной фольгой серии IM.
• Контроль импеданса: Контролируемое сопротивление ±5% с проверкой методом TDR на каждой производственной панели.
• Диапазон слоев: Гибридная конструкция, включающая 2-слойные и многослойные материалы (внешние слои AD300D с совместимыми внутренними материалами сердечника).
• Сборка: Интегрированная сборка SMT с профилями пайки оплавлением, специфичными для радиочастотных систем, и разъемами.

Для проектов по изготовлению печатных плат на AD300D необходимо предоставить файлы Gerber, спецификацию структуры слоев, целевые значения импеданса и требования к медной фольге. Наша инженерная группа проводит проверку DFM перед запуском в производство, чтобы подтвердить соответствие геометрии дорожек, структуры переходных отверстий и спецификации меди предполагаемым параметрам интермодуляционного искажения и электрическим характеристикам.

Для получения более полной информации о более широком спектре материалов и технологий обработки печатных плат для радиочастотного и микроволнового диапазонов см. наш специальный раздел, посвященный выбору материалов для ламинатов печатных плат . На нашей странице, посвященной услугам по изготовлению высокочастотных печатных плат, представлен полный спектр материалов и технологических возможностей.

Запросите коммерческое предложение на печатную плату Rogers AD300.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между моделями Rogers AD300C и AD300D?

AD300C и AD300D различаются значением диэлектрической постоянной и номинальной доступной толщиной. AD300D — это текущий производственный стандарт с диэлектрической проницаемостью Dk 2.94 ± 0.05 на частоте 10 ГГц. AD300A — это состав второго поколения, который отличается от AD300C значениями Df, CTE и TCDk. Для новых разработок следует указывать AD300D. AD300C является устаревшим и должен указываться только при сохранении обратной совместимости с существующей сертифицированной конструкцией.

Какое значение диэлектрической проницаемости (Dk) следует использовать для расчета импеданса на приборе Rogers AD300D?

Для моделирования импеданса используйте расчетное значение Dk, равное 2.94 при 10 ГГц. Обратите внимание, что Dk не является статическим значением — оно немного изменяется в зависимости от частоты и температуры. Компания Rogers рекомендует проверять импеданс на опытных образцах перед запуском в производство. Для микрополосковых схем эффективное значение Dk будет ниже, чем значение Dk основного материала, из-за наличия воздушной области над дорожкой; используйте модель материала вашего электромагнитного симулятора, а не применяйте значение Dk основного материала напрямую.

Как выбор медной фольги влияет на характеристики интермодуляционного искажения на печатной плате Rogers AD300?

Выбор медной фольги является определяющим фактором в характеристиках интермодуляционных искажений (PIM). Медь, обработанная методом обратного облучения (ED-фольга S1), является эталонным стандартом для опубликованных компанией Rogers показателей PIM -165 дБн. Стандартная медь ED обычно обеспечивает заметно более высокие показатели PIM. Фольга серии IM обеспечивает более высокую прочность на отслаивание, но аналогичные характеристики PIM, как и S1. Если в вашей конструкции предусмотрены характеристики PIM, всегда указывайте фольгу S1 (обработанную методом обратного облучения) в примечаниях к изготовлению.

Можно ли использовать Rogers AD300D в многослойных конструкциях?

Да. AD300D можно использовать в многослойных конструкциях, как правило, в качестве внешних слоев в гибридных структурах. Поскольку это материал на основе ПТФЭ, для соединения AD300D с другими ламинатами требуются совместимые клеящие материалы, проверенные на адгезию ПТФЭ к подложке. Коэффициент теплового расширения по оси Z, равный 98 ppm/°C, необходимо учитывать при расчетах надежности сквозных отверстий при использовании AD300D в толстых многослойных конструкциях со значительным весом меди.

Совместим ли Rogers AD300D с бессвинцовой сборкой?

Да. Материал AD300D имеет температуру разложения (Td) более 500°C и соответствует стандарту UL 94 V-0, что делает его совместимым со стандартными профилями оплавления бессвинцового припоя (обычно пиковые температуры составляют 260°C). Основа из ПТФЭ имеет относительно низкий коэффициент трения и требует соблюдения стандартных мер предосторожности при работе с ПТФЭ во время сборки (чистая обработка во избежание загрязнения поверхности, которое может повлиять на паяемость).