Moralo oa PCB oa Maqhubu a Phahameng: Tataiso ea Boenjiniere e sebetsang

Selelekela

Moralo oa PCB o nang le maqhubu a phahameng o fetohile oa bohlokoa lits'ebetsong tsa sejoale-joale tsa elektroniki, ho tloha meralong ea motheo ea 5G le radar ea likoloi ho ea puisanong ea sathelaete le liheke tsa IoT. Ha maqhubu a ts'ebetso a ntse a feta li-gigahertz tse 'maloa, phephetso ea mantlha e fetoha ho tloha khokahanong e bonolo ea potoloho ho ea ho boloka botšepehi ba lets'oao le ho fokotsa tahlehelo ea phetisetso ho pholletsa le boto.

Senotlolo sa katleho ea moralo oa PCB o nang le maqhubu a phahameng se itšetlehile ka kutloisiso ea hore matšoao ha a sa sebetsa joaloka li-voltage tse bonolo ho li-conductor empa a ata joaloka maqhubu a motlakase ka mecha ea phatlalatso e laoloang ka hloko. Sengoloa sena se fana ka tataiso e sebetsang ea boenjiniere libakeng tse tšeletseng tsa bohlokoa: khetho ea thepa, meralo ea li-stack-up, taolo ea impedance, ntlafatso ea sebopeho, ho lumellana ha motlakase, le lintho tse nahanoang ka tlhahiso. Hore na u rala li-PCB tsa RF bakeng sa puisano ea waelese kapa litsamaiso tsa dijithale tse potlakileng, melao-motheo ena e tla u thusa ho fihlela phetiso ea lets'oao e tšepahalang, e nang le tahlehelo e tlase. Bakeng sa kaho ea boto ea maqhubu a phahameng ea RO3203 , mohlala oa RF o lokela ho kopanngoa le botenya ba mantlha bo fumanehang, boemo ba koporo le stackup e amohetsoeng ke moetsi.

Ho utloisisa Boitšoaro ba Maqhubu a Phahameng ho PCB

Phatlalatso ea Leqhubu la Motlakase

Maqhubung a phahameng, phetiso ea lets'oao e fetoha haholo ho tloha ho phatlalatsoeng ha motlakase o thehiloeng ho conductor ho ea ho phatlalatsoeng ha maqhubu a motlakase ka substrate ea PCB. Phetoho ena e hloka hore baenjiniere ba tšoare mohlala o mong le o mong e le mola oa phetiso o nang le impedance e ikhethang, tieho ea ho phatlalatsoa, ​​​​le tahlehelo e itšetlehileng ka maqhubu. PCB e khaotsa ho ba sethala se bonolo sa ho kenya 'me e fetoha karolo ea bohlokoa ea tsela ea lets'oao la RF.

Lintho Tse Bohlokoa

Diparamente tse tharo tsa thepa di laola tshebetso ya letshwao la maqhubu a hodimo: kamehla ya dielectric (Dk), ntlha ya ho qhala (Df) , le ho qhala ha bokahodimo ba koporo. Kamehla ya dielectric e etsa qeto ya lebelo la letshwao le impedance, ha ntlha ya ho qhala e fetolela ka ho toba tahlehelong ya letshwao ka hara substrate. Ho qhala ha koporo ho ba bohlokwa ka ho eketsehileng ho feta 1 GHz, moo phello ya letlalo e tsepamisang phallo ya hona jwale haufi le bokahodimo ba conductor, e leng se etsang hore sebopeho sa bokahodimo e be seabo se seholo tahlehelong ya ho kenngwa.

Liphello tsa Bohlokoa tsa Maqhubu a Phahameng

Tšusumetso ea letlalo e qobella motlakase ho phalla ka har'a lera le ntseng le eketseha le lesesaane haufi le bokaholimo ba conductor ha maqhubu a ntse a eketseha, e leng se eketsang khanyetso le tahlehelo ea matšoao ka katleho. Tahlehelo ea dielectric e etsahala ha tšimo ea motlakase e fetohang e baka khohlano ea limolek'hule ka har'a thepa ea substrate, e fetolang matla a matšoao hore e be mocheso. Ho buisana pakeng tsa mesaletsa e haufi hoa matlafala maqhubung a phahameng ka lebaka la ho kopana ha capacitive le inductive, ho hlokang sebaka se hlokolosi le maano a tšireletso ho boloka botšepehi ba matšoao.

Kgetho ya Material for High Frequency PCB

Ka Ntle ho Maemo a FR4

Le hoja laminate e tloaelehileng ea FR4 e theko e tlase bakeng sa lits'ebetso tse akaretsang, e na le lithibelo tse kholo bakeng sa moralo oa PCB o nang le maqhubu a phahameng. Ntlha ea eona ea ho qhalana e phahameng haholo (hangata 0.02) le phetoho ea dielectric e sa fetoheng (4.2-4.5 e itšetlehileng ka maqhubu le mocheso) e etsa hore e se ke ea tšoaneleha bakeng sa lits'ebetso tsa RF tse nepahetseng tse fetang 1-2 GHz. Li-laminate tse nang le maqhubu a phahameng tse tsoang ho Rogers, Taconic, Isola, le Panasonic li fana ka thepa ea motlakase e laoloang ka thata e entsoeng ka ho khetheha bakeng sa phetiso ea lets'oao la RF.

Papiso ea Ts'ebetso

Rogers 4350B e emela tumellano e amohetsoeng ka bophara lipakeng tsa ts'ebetso le ts'ebetso, e fanang ka Dk ea 3.48 e tsitsitseng le Df e tlase ea 0.0037 ha e ntse e boloka e lumellana le mocheso o tloaelehileng oa ts'ebetso ea FR4. Lisebelisoa tse hloekileng tsa PTFE tse kang Rogers 3003 li fana ka tahlehelo e tlase (Df of 0.0013) empa e hloka ts'ebetso e khethehileng. Tafole e ka tlase e bonts'a liphapang tse kholo:

Khetho ea khetho

Khetho ea lisebelisoa bakeng sa moralo o phahameng oa PCB e tlameha ho leka-lekanya ts'ebetso ea motlakase, botsitso ba mocheso, le tšebelisano ea tlhahiso. Lisebelisoa tse hlokang ts'ebetso ho pholletsa le mefuta e mengata ea mocheso li hloka lisebelisoa tse nang le coefficient e tlase ea thermal expansion (CTE) ho thibela liphetoho tsa impedance le khatello ea mochine. Katoloso ea litšenyehelo hangata e lebisa ho li-stack-ups tse nyalisitsoeng tse kopanyang lisebelisoa tse sebetsang hantle holim'a likarolo tsa matšoao a RF le FR4 e tloaelehileng bakeng sa likarolo tse sa hlokeng bohlokoa.

Moralo oa Stack-up le Taolo ea Tšitiso

Leano la Tlhophiso ea Lera

Phetisetso e laoloang ea impedance e hloka ho hlophisoa ka hloko ha likarolo tsa matšoao le lifofane tsa litšupiso. Karolo e 'ngoe le e 'ngoe ea maqhubu a phahameng e lokela ho ba le sebaka se haufi kapa sefofane sa motlakase sebakeng se laolehileng hantle, ho etsa microstrip (ka ntle) kapa stripline (ka hare) mekhoa ea phetisetso. Khokahano ena ea lets'oao e fana ka tsela ea ho khutla e hlokahalang bakeng sa phatlalatso ea maqhubu a motlakase le ho sireletsa matšoao a tsoang likarolong tse haufi.

Impedans Calculation and Control

Impedans ea sebopeho e ipapisitse le bophara ba trace, botenya ba substrate, le dielectric constant ho latela li-equations tsa mehala ea phetisetso. Bakeng sa mohala oa microstrip, impedance e fokotseha ka mesaletsa e pharaletseng le li-substrates tse tšesaane. Ho fihlella litšitiso tse tloaelehileng joalo ka 50Ω bakeng sa litsamaiso tsa RF kapa 100Ω bakeng sa lipara tse fapaneng ho hloka taolo e hlokolosi ea sebopeho, hangata ± 10% mamello. Li-calculator tsa sejoale-joale tsa impedance joalo ka Polar SI9000 kapa lisebelisoa tse kopaneng tsa software e tsoetseng pele ea EDA li thusa ho etsa mohlala o nepahetseng pele ho etsoa.

Microstrip khahlano le Stripline

Methapo ea phetisetso ea Microstrip e beha mohlala oa letšoao karolong e ka ntle e nang le sefofane se le seng sa litšupiso ka tlase, se fanang ka taolo e bonolo ea impedance le theko e tlase empa e pepesetsa lets'oao ho mahlaseli a motlakase. Mehaho ea Stripline e tiisa lets'oao lipakeng tsa lifofane tse peli tsa litšupiso, e fana ka tšireletso e phahameng ea EMI le ts'ireletso e tsitsitseng ho feta khafetsa, leha e le ka litšenyehelo tsa tahlehelo e phahameng ka lebaka la tsela e telele ea ho khutla le maqheka a rarahaneng.

Mekhoa e Molemo ka ho Fetisisa ea ho Beha le ho Tsamaisa

Ntlafatso ea Tsela ea Phetiso

Moralo o phahameng oa PCB o hloka litsela tse khutšoane tse sebetsang tse nang le li-discontinuities tse nyane. Phetoho e 'ngoe le e' ngoe ka tsela, sehokelo, le tataiso e hlahisa mefuta e fapaneng ea li-impedance e bakang maikutlo le ho senyeha ha matšoao. Baenjineri ba lokela ho tsamaisa mesaletsa ea RF joalo ka lithapo tsa phetiso tse sa khaotseng tse nang le likarolo tse fapa-fapaneng, ho qoba metsu e sa hlokahaleng kapa linoha tse bapisang bolelele tse eketsang tahlehelo ntle le ho fana ka melemo ea ts'ebetso.

Tsamaiso ea Sekhutlo le Phetoho

Likhutlo tse bohale tsa 90-degree li etsa hore ho se ke ha e-ba le tšitiso le ho eketsa mesi e tsoang ka maqhubu a phahameng. Tloaelo e tloaelehileng e totobatsa likhutlo tse 45-degree tse chamfered kapa mesaletsa e kobehileng e nang le radius bonyane makhetlo a mararo ho feta bophara ba mohlala. Ha li-vias li ke ke tsa qojoa, ho phunya ka morao kapa ka ho tlosa li-stubs ho thibela li-resonances tse bakang maikutlo a matla ka maqhubu a itseng. Phetoho lipakeng tsa mekhahlelo e hloka ho ba hlokolosi ka moralo o nang le li-vias tse potolohileng ho boloka impedance e laoloang.

Tsoelo-pele ea Tsela ea ho Khutlela

Sefofane sa fatše se ka tlas'a lets'oao le phahameng la maqhubu se na le lebelo la ho khutla, 'me tšitiso leha e le efe e qobella hona joale hore e khelohe, ho theha inductance le mathata a ka bang teng a EMI. Ho arola lifofane tse fatše, li-cutouts, kapa lipalangoang tsa sefofane tlas'a matšoao a matšoao li tlameha ho qojoa. Ha mats'oao a tlameha ho tšela meeli ea sefofane, li-capacitor tsa stitching kapa li-vias tsa fatše tse arohaneng haholo li fana ka tsela e tlase ea ho khutlela sebakeng sa ho tšela.

Phapang Pair Routing

Letšoao le fapaneng le fana ka tšireletso ea lerata le EMI e fokolitsoeng, empa e hloka bolelele bo lekanang le sebaka se sa fetoheng tseleng eohle ea litsela. Bolelele bo sa lumellaneng bo lokela ho lula bo le ka tlase ho 5 mils bakeng sa lits'ebetso tse fapaneng tsa lebelo le holimo, athe sebaka se tlameha ho bolokoa ho fihlela sepheo sa phapang. Qoba ho tsamaisa lipara tse fapaneng holim'a likarolo tse arohaneng tsa sefofane kapa haufi le mapheo a boto moo asymmetry e nyenyefatsang ho lahloa ha mokhoa o tloaelehileng.

Ho laola Crosstalk, EMI le Grounding

Thibelo ea Crosstalk

Khokahano e matla le e susumetsang lipakeng tsa mesaletsa e haufi e eketseha haholo ka makhetlo, e leng se etsang hore crosstalk e be ntho e amehang haholo moralong o phahameng oa PCB. Molao oa 3W (sekhechana se lekana le bophara ba trace ka makhetlo a mararo) o fana ka karohano ea motheo bakeng sa mesaletsa e bapileng. Litsela tsa bohlokoa tsa RF li hloka karohano e eketsehileng kapa tšireletso ea trace ea fatše. Ha mesaletsa e tlameha ho tsamaisana bakeng sa sebaka se selelele, ho tsamaea ka mekhahlelo e fapaneng ka sefofane se pakeng tsa ho fana ka ho itšehla thajana ho holimo.

Leano la Sefofane sa fatše

Sefofane sa fatše se sa khaotseng, se sa sitisoeng ke letho se sebetsa e le motheo oa moralo o sebetsang oa PCB oa maqhubu a phahameng, o fana ka tsela ea ho khutla ea matšoao le tšireletso ea motlakase. Lifofane tse ngata tsa fatše ka har'a stack-up li lokela ho hokahanngoa le li-vias tse ngata tse ajoang ho pholletsa le boto, ho theha marang-rang a fokolang a tlase. Qoba ho arola lifofane tse fatše lihlekehlekeng tse ka thōko, e leng se hlahisang li-antenna tse sa laoleheng le ho eketsa mesi e hlahisoang ke mahlaseli.

Ka Fencing le Shielding

Mela ea lithapo tse theiloeng haufi le meeli e thata ea mats'oao e theha "ka terata" e nang le libaka tsa makenete ea motlakase le ho fokotsa ho hokahana lipakeng tsa libaka tsa boto. Via spacing ha ea lokela ho feta karolo ea leshome ea wavelength ka lebelo le holimo la ts'ebetso. Bakeng sa likarolo tsa bohlokoa tsa RF, liphaposi tse sirelelitsoeng tse felletseng li ka etsoa ho sebelisoa ka mabota a kopantsoeng le litšelo tsa koporo tse theohileng fatše, ka nepo li arola li-circuits tse bobebe ho tsoa mehloling ea lerata ea dijithale.

Phatlalatso ea Matla

Banyalani ba lerata la phepelo ea motlakase ka kotloloho litseleng tsa matšoao a RF ka substrate e arolelanoang. Li-topologies tsa kabo ea matla a linaleli kapa tsa lifate li fokotsa ts'oaetso e tloaelehileng, ha li-capacitor tse ajoang ka boleng bo fapaneng li fana ka litsela tse sa sebetseng hantle ho pholletsa le maqhubu a felletseng. Karohano ea 'mele ea libaka tsa matla tsa analog, tsa dijithale le tsa RF tse nang le lifaha tsa ferrite kapa li-filters tsa LC li thibela phatlalatso ea lerata le phahameng lipakeng tsa li-subsystem.

Maikutlo a Tlhahiso le Kopano

Tsamaiso ea Bokaholimo ba Koporo

Bokhopo ba foil ea koporo bo ama haholo tahlehelo ea mats'oao a maqhubu a phahameng ka ho eketseha ho matla ho hanyetsa le tahlehelo ea dielectric ho tloha ho kenella ka har'a masimo ho ea litsing tse sa tsitsang. Koporo e tloaelehileng ea electrodeposited e nang le li-profiles tse thata tse etselitsoeng ho khomarela e ba bothata ka holimo ho li-gigahertz tse 'maloa. Ho hlakisa foil ea koporo e kentsoeng kapa e phekotsoeng ka morao ho fokotsa ho ba teng ha bokaholimo ka 50% kapa ho feta, ho ntlafatsa ka kotloloho ts'ebetso ea tahlehelo ea ho kenya meralong e phahameng ea PCB.

Khetho ea Qetello ea Bokaholimo

Electroless nickel mersion gold (ENIG) e fana ka bokhoni bo botle ba ho rekisoa le ho kopanya terata empa e hlahisa lesela la nickel le nang le matla a holimo ho feta koporo. Bakeng sa maqhubu a ka holimo ho 3-5 GHz, silevera ea qoelisoa kapa organic solderability preservative (OSP) e qeta ho boloka tahlehelo ea matšoao a tlase ka ho qoba thibelo ea nickel. Khetho e ipapisitse le litlhoko tsa kopano, ho pepeseha tikolohong, le lintlha tsa bophelo ba sethala tse leka-lekaneng khahlano le lipehelo tsa ts'ebetso ea motlakase.

Lamination le Drilling Precision

Li-laminates tse phahameng tsa maqhubu li hloka lipotoloho tse laoloang tsa lamination tse nang le profiles tse nepahetseng tsa mocheso ho finyella sepheo sa dielectric botenya le ho fokotsa likheo tse bakang phapang ea impedance. Ho nepahala ha ho cheka ho ba bohlokoa bakeng sa ho boloka bolelele ba li-stub le liphetoho tsa pad-to-trace. Ho cheka ka laser bakeng sa li-microvias le mekhoa ea ho aha ka tatellano ea lamination ho thusa likarolo tse ntle tse hlokahalang bakeng sa taolo ea impedance ka har'a meralo e teteaneng, e phahameng ea maqhubu.

Tšusumetso ea Kopano ho Ts'ebetso

Ho beoa ha likarolo ka kotloloho ho ama ts'ebetso ea mohala oa phetisetso, ka li-geometri tsa pad le li-profiles tse kopaneng tsa solder tse etsang hore ho se ke ha hlola ho e-ba teng. Botenya bo feteletseng ba peista ea solder kapa boholo ba fillet bo ka theola marang-rang a tšoanang a RF kapa maqhubu a resonant. Kopano ea PCB ea maqhubu a phahameng e hloka taolo e hlokolosi ea ts'ebetso, e nang le botenya bo khothaletsoang ba peista le li-profiles tsa reflow tse netefalitsoeng bakeng sa lisebelisoa tse khethehileng tsa substrate tse sebelisitsoeng.

Teko le netefatso

Time Domain Reflectometry

Time domain reflectometry (TDR) e fana ka pono ea hang-hang ea liphapang tsa impedance haufi le mohala oa phetisetso ka ho lekanya likhakanyo tse tsoang ho li-discontinuities. Tsela ea TDR e senola liphetoho tsa sehokelo, ka li-stubs, le ho latella ho fetoha ha bophara joalo ka mehato ea impedance kapa litlhoro. Mokhoa ona o tiisa boqapi bo laoloang ba tšitiso mme o supa libaka tse ikhethileng tsa meralo kapa litaba tsa tlhahiso pele tlhahlobo ea RF e qala.

Frequency Domain Characterization

Bahlahlobisisi ba marang-rang ba Vector (VNA) ba lekanya tahlehelo ea ho kenya le tahlehelo ea ho khutla ho pholletsa le mefuta ea maqhubu, ho lekanya ho fokotseha ha lets'oao le ts'ebetso e ts'oanang ea impedance. Tahlehelo e kentsoeng e lokela ho latela boleng bo boletsoeng esale pele ho tsoa ho li-database tsa thepa le mehlala ea ketsiso, ha tahlehelo ea ho khutla e bonts'a hore na tšitiso ea sistimi ea phetisetso e tsamaellana hantle hakae le mohloli le mojaro. Mekhoa ea ho ekella e sebelisa litekanyetso tsa calibration e tlosa litlamorao tsa tlhahlobo ho khetholla ts'ebetso ea 'nete ea PCB.

Mehato ea ho Amohela

Netefatso e phahameng ea PCB e hloka papiso khahlano le lipehelo tse ikhethileng tsa ts'ebetso tse tsoang litlhoko tsa sistimi. Tahlehelo ea ho khutlisa e betere ho feta -10 dB e netefatsa ka tlase ho 10% ea matla a mats'oao a bonahatsa, ha likhakanyo tsa tahlehelo ea ho kenya li fana ka phokotso e amohelehang ho pholletsa le lihlopha tsa maqhubu. Ho bapisa mekhahlelo lipakeng tsa likanale, ho lieha ha sehlopha, le ho itšehla thajana lipakeng tsa likou ho fana ka metrics e eketsehileng bakeng sa litsamaiso tse ngata tsa RF.

fihlela qeto e

Moralo o atlehileng oa maqhubu a PCB o kopanya mahlale a lintho tse bonahalang, theory ea electromagnetic, le ts'ebetso ea tlhahiso. Khatelo-pele e tsoang ho khetho ea thepa e lahleheloang e tlase ka moralo oa li-stack-up, taolo ea ho sitisa, le ho ntlafatsa sebopeho ho theha motheo oa phetisetso ea lets'oao la RF e tšepahalang. Ha litsamaiso tsa mehala li ntse li tsoela pele ho sutumelletsa maqhubu a millimeter-wave, ho tseba lintlha tsena tsa motheo ho ba bohlokoa haholo molemong oa katleho ea sehlahisoa.

Highleap Electronics e fana ka bokhoni bo felletseng ba PCB ea maqhubu a phahameng:

• Tšehetso ea thepa e tsoetseng pele - Rogers, Taconic, le hybrid stack-ups tse nang le thepa ea dielectric e laoloang bakeng sa lits'ebetso tsa RF
• Taolo ea impedance e nepahetseng - Thekiso e matla ea mamello e nang le tlhahlobo ea impedance le netefatso ka maqhubu a boletsoeng
• Moralo bakeng sa tlhahlobo ea tlhahiso - Sehlopha sa boenjiniere se lekola lipeakanyo bakeng sa ts'ebetso e nepahetseng ea maqhubu a holimo le ho etsoa
• Litšebeletso tse felletseng tsa kopano - Mekhoa e ntlafalitsoeng ea RF e kenyelletsang ts'ebeliso ea solder e laoloang le li-profiles tse netefalitsoeng tsa reflow

Ikopanye le sehlopha sa rona sa boenjiniere ho buisana ka litlhoko tsa hau tse ikhethileng tsa PCB tse sebelisoang khafetsa le ho ithuta kamoo boiphihlelo ba rona bo ka potlakisang kemiso ea hau ea nts'etsopele bakeng sa merero ea RF, microwave le ea dijithale e potlakileng.