PCB d'alta freqüència

• Infraestructura de comunicacions: Antenes, amplificadors de potència, filtres i amplificadors de baix soroll per a estacions base 5G/6G.
• Electrònica d'automoció: radar d'ones mil·limètriques, sistemes avançats d'assistència al conductor i comunicació per satèl·lit dins del vehicle.
• Aeroespacial i defensa nacional: sistemes de radar, equips de guerra electrònica, terminals de comunicació per satèl·lit, capçals cercadors.
• Computació d'alta velocitat i comunicació de dades: Plaques posteriors de servidor/encaminador d'alta velocitat, mòduls òptics, commutadors 400G/800G.
• Instruments de prova i mesura: analitzador de xarxes, oscil·loscopi d'alta freqüència, font de senyal.

▶ Control precís d'impedància
• El nucli de les PCB d'alta freqüència ha de controlar la impedància característica (com ara una impedància unilateral de 50 Ω, una impedància diferencial de 100 Ω), amb una desviació de ≤ ± 5% (± 10% per a les PCB ordinàries).
• Càlcul d'impedància: Cal combinar el material base Dk, el gruix de la placa, l'amplada/espaiat entre línies i el gruix de la làmina de coure. Es pot simular mitjançant programari professional (com ara Polar SI9000). • Exemple: substrat RO4350B (gruix 0,254 mm), amb una impedància unilateral de 50 Ω corresponent a una amplada de línia d'aproximadament 0,8 mm.
• Compensació d'impedància: Tenint en compte la influència del gravat lateral i la cobertura de la màscara de soldadura, s'ha de reservar una quantitat de compensació de ±0,02 mm per a l'amplada de la línia.

▶Optimització d'enrutament
• Reduir les pèrdues de transmissió
• Els traçats han de ser tan curts i rectes com sigui possible, evitant angles rectes o angles aguts (que són propensos a la reflexió a altes freqüències), i el radi del filete no ha de ser inferior a 0,5 mm.
• Les traces diferencials han de tenir la mateixa longitud i espaiament (diferència de longitud ≤5 mil), i s'ha de dur a terme un tractament d'embolcall de terra (la distància entre el cable de terra i el cable diferencial ha de ser ≤2 vegades l'amplada de la línia) per reduir la interferència EMI.
• Resposta a l'efecte pelicular: el corrent d'alta freqüència es concentra a la superfície de la làmina de coure. Es pot utilitzar làmina de coure platejada (per reduir la resistència superficial) o es poden eixamplar les pistes (per reduir la densitat de corrent).

▶Disseny de posada a terra i blindatge
• Capa de terra completa: Les PCB d'alta freqüència s'han de dissenyar amb un pla de terra complet (pla GND) per evitar la segmentació de la capa de terra i reduir la longitud del camí de retorn del senyal. La distància entre la capa de terra i la capa de senyal no ha de ser superior a 0,2 mm per millorar l'acoblament i reduir la impedància.
• Mesures de blindatge: Per a zones sensibles d'alta freqüència (com ara xips de radiofreqüència), es poden dissenyar cobertes de blindatge metàl·liques. La connexió a terra de la coberta de blindatge ha de ser fiable (múltiples punts de connexió a terra, espaiament ≤λ/20, on λ és la longitud d'ona del senyal).
• Dissipació de calor i compatibilitat amb l'embalatge
• Els dispositius d'alta freqüència (com ara els amplificadors de potència) generen una gran quantitat de calor, per la qual cosa cal dissenyar coixinets de dissipació de calor i matrius de vies metal·litzades (diàmetre de via ≥0,3 mm, espaiament ≤1 mm) per millorar la dissipació de calor.
• Empaquetament de dispositius: Prioritzeu l'empaquetament de paràmetres miniaturitzat i poc paràsit (com ara QFN, LGA) per reduir la reflexió del senyal introduïda per l'empaquetament.

▶Control de precisió
• Tolerància d'amplada de línia/espaiat entre línies: ≤±0,01 mm (±0,02 mm per a PCBS ordinàries), utilitzant tecnologia d'imatge directa làser d'alta precisió (LDI) per substituir l'exposició tradicional de pel·lícules.
• Precisió de laminació: desviació de l'alineació entre capes ≤0,02 mm, evitant la desviació de la impedància; la temperatura i la pressió d'unió han de coincidir amb les característiques del material base (per exemple, els materials base de PTFE requereixen unió a alta temperatura i alta pressió).

▶ Control de pèrdues
• Procés de gravat: s'adopta tecnologia de microgravat per reduir la rugositat superficial de la làmina de coure i evitar augmentar les pèrdues de transmissió. L'erosió lateral és ≤0,01 mm.
• Tractament superficial: Es prefereix el recobriment d'or i níquel electrolític (ENIG) o el recobriment de plata per evitar l'OSP (la pel·lícula orgànica augmenta la resistència de contacte). El gruix de la capa d'or ha de ser ≤0,1 μm. Si és massa gruixuda, augmentarà fàcilment la pèrdua.

▶Resum principal
• El nucli dels circuits impresos de circuit impedància (PCB) d'alta freqüència rau en "reduir la pèrdua de senyal, garantir una impedància precisa i minimitzar la interferència electromagnètica". Requereix un control complet del procés des de "selecció de substrat de baixa pèrdua → disseny d'impedància precís → fabricació d'alta precisió". Per a diferents escenaris d'alta freqüència (com ara 1 GHz vs 60 GHz), cal ajustar específicament els paràmetres del substrat i del procés.