СВЧ технология - Разница между высокоскоростным PCB и высокочастотным PCB

С развитием и строительством связи 5G спрос на высокочастотные высокоскоростные PCB в индустрии электронного оборудования растет. Из - за различных условий использования высокочастотные PCB и высокоскоростные PCB имеют много общих особенностей, а также некоторые различия. Основываясь на среде использования высокочастотных высокоскоростных PCB и смоляных системах из листов, разработаны характеристики высокочастотных PCB и высокоскоростных PCB, а также перспективы будущего развития высокочастотных PCB и быстрых PCB.

Потребность сетей 5G в высокочастотных высокоскоростных PCB

5G, мобильной связи пятого поколения. Сотовая мобильная связь пережила четыре обновления от аналоговой связи (1G) до популярного в настоящее время LTE (4G). С 2012 года исследования и испытания сетей 5G достигли быстрого прогресса. В прошлом, от 1G до 4G, основным сценарием была сетевая связь между людьми, в то время как сети 5G будут удовлетворять все, что связано, открывая новый раунд информационной сетевой революции. Индустриальная цепочка 5G в основном состоит из следующих пяти важных звеньев:

1. Проектирование сетевого планирования (предварительные технические исследования и планирование сетевого строительства);

2. Основное беспроводное оборудование (базовая сеть, антенна базовой станции, радиочастотное оборудование, оптическое оборудование / световые модули, малые базовые станции и т.д., развертывание беспроводной поддержки, покрытие сети и оптимизация каналов связи);

3. Транспортное оборудование (после беспроводного оборудования требуется проводная линия передачи, за которой следуют оптическое волокно и кабель, системная интеграция, ИТ - поддержка, услуги с добавленной стоимостью и т.д.);

4. Терминальное оборудование (чип соответствует терминалу);

5. Оператор. В дополнение к этим пяти важным элементам важны следующие два аспекта:

Промышленная цепочка PCB / CCL (для базовых станций, радиочастот, блоков обработки базовой полосы, IDC и маршрутизаторов основной сети и т.д.);

7. Дизельный волноводный фильтр (радиочастота базовой станции).

В процессе строительства 5G продукты в разных отраслях промышленности используют разные диапазоны частот, что приводит к различным требованиям к высокочастотным высокоскоростным PCB - материалам в разных отраслях промышленности. Из этого можно видеть, что сети 5G являются комплексным применением многодиапазонных микроволн. Поэтому выбор высокоскоростных PCB и высокочастотных PCB для продуктов в разных отраслях будет различным.

Высокоскоростной PCB

Особенности высокоскоростного PCB

Диэлектрическая константа материала Dk и диэлектрическая потеря Df

Говоря о высокочастотных высокоскоростных PCB, неизбежно говорить о двух концепциях: « диэлектрическая константа - Дк» и « диэлектрическая потеря - ДФ». Диэлектрический слой PCB, используемый для высокоскоростной передачи цифровых сигналов, не только играет роль изоляционного слоя между проводниками, но и играет роль « характеристического сопротивления», но также влияет на скорость передачи сигнала, затухание сигнала и тепло

Размер диэлектрических потерь (Df) указывает на степень затухания передачи сигнала. Затмение этой передачи сигнала обычно вызвано производством и потреблением тепла. С передачей высокочастотных высокоскоростных цифровых сигналов затухание сигнала и потребление тепла неизбежно будут быстро увеличиваться с передачей высокочастотных высокоскоростных цифровых сигналов. Для высокочастотной и высокоскоростной передачи цифровых сигналов чем меньше диэлектрические потери (Df), тем лучше.

В процессе разработки высокоскоростных и высокочастотных продуктов диэлектрическая константа (Dk) и диэлектрические потери (Df) пластины должны развиваться в меньшем направлении. Тем не менее, есть некоторые различия в спросе на листы для высокочастотных и высокоскоростных продуктов.

2. Особенности высокоскоростных материалов

Высокоскоростные продукты уделяют больше внимания диэлектрическим потерям листов (Df). Классы высокоскоростных материалов, обычно используемых на рынке, также классифицируются в соответствии с диэлектрическими потерями (Df). В зависимости от диэлектрических потерь фундамента, различные материалы фундамента делятся на обычные потери, средние потери, низкие потери, очень низкие потери и сверхнизкие потери. Пять передающих сигналов потеряли соответствующий уровень.

3. Характеристики высокочастотных материалов

По сравнению с высокоскоростными материалами высокочастотные материалы уделяют больше внимания размерам материала и изменениям диэлектрической константы (Dk). Высокочастотные продукты очень чувствительны к изменениям диэлектрической константы Dk. Таким образом, высокочастотные материалы фокусируются на стабильности диэлектрической константы (Dk), а также диэлектрической толщины материала, коэффициента температурного дрейфа и стробоскопических свойств. В отрасли нет четких критериев классификации высокочастотных материалов, но многие производители PCB грубо классифицируют высокочастотные PCB на основе диэлектрической константы материала (Dk). Материалы с одинаковой диэлектрической константой Dk считаются похожими и могут быть заменены друг на друга.

В области высокочастотных материалов также существует общий метод разделения материалов на материалы из тетрафторэтилена (PTFE) и материалы без PTFE. Это тесно связано с областью применения высокочастотных продуктов. Нынешнее радиочастотное поле можно разделить на две части. Во - первых, обычно используемые частоты ниже 6 ГГц составляют 3,5 ГГц, 2,7 ГГц и 1,8 ГГц. Основными продуктами являются усилители мощности, калибраторы антенн, массивы и другие продукты. Другая часть - частоты, обычно используемые в области миллиметровых волн выше 20 ГГц, с 24 ГГц, 66 ГГц и 77 ГГц, в основном радиолокационные продукты. Это в основном связано с тем, что с увеличением частоты влияние стробоскопических эффектов и диэлектрических потерь на передачу сигналов от продуктов, не связанных с PTFE, резко возрастает, а материалы PTFE обладают лучшими характеристиками производительности.

Высокоскоростная печатная плата

Перспективы развития высокоскоростных PCB

Традиционные потери при передаче материалов из медного покрытия велики и не отвечают требованиям качества передачи высокочастотных сигналов. Поэтому наиболее важной производительностью материала PCB - матрицы, используемого в связи 5G, является соответствие требованиям высокой частоты и высокой скорости, а также требованиям интеграции, миниатюризации, легкости, многофункциональности и высокой надежности. В частности, смоляные материалы требуют низкой диэлектрической константы (Dk), низких диэлектрических потерь (Df), низкого коэффициента теплового расширения (CTE) и высокой теплопроводности. В настоящее время твердые медные пластины, представленные термопластичными материалами из полифторэтилена (ПТФЭ) и углеводородных смол (ПХД), занимают большую часть рынка высокочастотных / высокоскоростных PCB - подложек из - за их непревзойденных низкодиэлектрических свойств. В последние годы были разработаны высокочастотные / высокоскоростные PCB - матрицы и связанные с ними модификации новых смолистых материалов, таких как полифениловый эфир (PPO или PPE), дималамид (BMI), цианат (CE), триазиновая смола (BT), бензоазин (BOZ), бензоциклопетин (BCB).

Диэлектрические свойства полифениловых эфиров (PPO или PPE) уступают только PTFE и являются материалом, который привлек внимание промышленности в последние годы

Кроме того, производительность обработки материалов PPO намного лучше, чем у материалов PTFE, поэтому в настоящее время очень низкие и сверхнизкие потери в высокоскоростных PCB в основном являются модифицированными смолами PPO, такими как Panasonic M6, M7N и Lianmao IT968, IT988GSE. Системы смолы высокочастотных PCB - материалов в основном представляют собой термопластичные материалы из полифторэтилена (PTFE) и углеводородные смолы (PCH). Хотя можно получить очень низкие диэлектрические потери (Df) и стабильную диэлектрическую константу (Dk), плохая обрабатываемость материала не подходит для высоких многослойных пластин и продуктов, которые обрабатывают HDI - пластины. С развитием связи 5G, высокочастотные продукты также становятся все более сложными PCB (традиционные высокочастотные PCB в основном односторонние и двухсторонние, разработка многослойных пластин и даже требования к дизайну HDI) В последние годы разработчики материалов также используют смолу PPO для производства высокочастотных PCB. Обеспечивая, что плата имеет очень низкие диэлектрические потери (Df) и стабильную диэлектрическую константу (Dk), можно получить хорошие характеристики обработки PCB. Например, высокочастотные PCB - материалы, такие как IT - 88GMW, IT - 8300GA, IT - 8350G, IT - 8338G и IT - 80615G, запущенные Lianmao, используют модифицированную гибридную систему из смол PPO и углеводородных смол. В то же время, удовлетворяя требованиям передачи высокочастотных сигналов, значительно улучшается обрабатываемость материалов.

С одной стороны, развитие связи 5G на более высоких скоростях и частотах неизбежно требует, чтобы диэлектрические потери материалов (Df) и диэлектрические константы (Dk) развивались в меньшем направлении; С другой стороны, продукты 5G требуют миниатюризации и большей унификации. Соответствующие ПХБ неизбежно будут развиваться в направлении высоких многослойных и даже HDI, что требует хорошей обработки материала. В настоящее время использование полифениловых эфирных смол (PPO или PPE) является хорошим направлением развития как с точки зрения высокочастотных PCB - материалов, так и высокоскоростных PCB - материалов.