برد مدار فرکانس بالادر زمینه هایی مانند ارتباطات، رادار و ماهواره به اجزای بنیادی اصلی تبدیل شده اند. عملکرد آن مستقیماً پایداری، نرخ تلفات و قابلیت اطمینان کلی انتقال سیگنال را تعیین می کند.
1، مشخصات فنی و سناریوهای کاربردی بردهای مدار فرکانس بالا-
تختههای مدار فرکانس بالا عمدتاً برای انتقال سیگنالهایی با فرکانسهای بیش از 1 گیگاهرتز استفاده میشوند که معمولاً در ایستگاههای پایه 5G، ارتباطات ماهوارهای، سیستمهای رادار، تجهیزات الکترونیکی هوافضا و سایر سناریوها یافت میشوند. در مقایسه با بردهای مدار معمولی، موانع فنی آن عمدتاً در سه شاخص اصلی منعکس می شود:
ثابت دی الکتریک پایین و ضریب تلفات کم
در انتقال سیگنال با فرکانس بالا، ثابت دی الکتریک ماده دی الکتریک مستقیماً بر سرعت سیگنال تأثیر می گذارد، در حالی که ضریب تلفات میزان تضعیف انرژی را تعیین می کند. به عنوان مثال، در ارتباطات موج میلی متری 5G، اگر فرکانس سیگنال از 28 گیگاهرتز بیشتر شود و مقدار Dk ماده برد مدار 0.1 نوسان کند، خطای تاخیر سیگنال تا سطح نانوثانیه گسترش می یابد که ممکن است منجر به خرابی لینک ارتباطی شود. بنابراین، تختههای مدار با فرکانس بالا نیاز به استفاده از بسترهای ویژه مانند پلیتترا فلوئورواتیلن و پلیمرهای کریستال مایع دارند که مقادیر Dk معمولاً بین 2.2-3.5 و Df زیر 0.001 کنترل میشود.
تکنولوژی ماشینکاری با دقت بالا
تختههای مدار فرکانس بالا اغلب ساختارهای چند لایه (معمولاً 20-6 لایه) را ادغام میکنند و دقت عرض خط/فاصله خط کمتر از 50 میکرومتر با قطر سوراخهای کور/دفنی به کوچکی 0.1 میلیمتر است. با در نظر گرفتن ماژول های آرایه فازی آنتن رادار به عنوان مثال، برد مدار باید هزاران خط میکرو نوار را در یک منطقه 10 سانتی متر مربع مستقر کند و از طریق فرآیندهای حفاری لیزری و حکاکی پلاسما، با تحمل خطا کمتر از 1/10 قطر موی انسان، به اتصال بین لایه ای دست یابد.
ثبات محیطی
در محیطهای شدید مانند هوافضا، تختههای مدار با فرکانس بالا باید در برابر شوکهای دمایی از ۵۵- تا+125 درجه مقاومت کنند و مقاومت عایق نباید در شرایط رطوبتی ۹۵٪ کمتر از ۱۰G Ω باشد. این امر مستلزم آن است که شرکت های تولیدی بر فرآیندهای خاصی مانند پرس خلاء و پوشش سطح (مانند آبکاری طلای نیکل الکترولس) تسلط داشته باشند تا مقاومت در برابر خوردگی و تغییر شکل زیرلایه را افزایش دهند.
2، چالش اصلی تولید- برد مدار فرکانس بالا
تولید بردهای مدار با فرکانس بالا-یک فرآیند معمولی با فناوری فشرده است که شامل زمینههای بینرشتهای متعددی مانند علم مواد، مهندسی الکترونیک، و ساخت دقیق است. چالش های اصلی عبارتند از:
انتخاب و تطبیق بستر
برای سناریوهای فرکانس مختلف تفاوت قابل توجهی در نیازهای بستر وجود دارد. برای مثال، دستگاههای Wi-Fi با فرکانس 2.4 گیگاهرتز میتوانند از بستر پارچهای شیشهای اپوکسی FR-4 (Dk ≈ 4.4) استفاده کنند، در حالی که رادار موج میلیمتری 60 گیگاهرتز باید از مواد سری Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) یا TaconicTLY™ استفاده کند. شرکتهای تولیدی باید یک پایگاهداده بستر چند دستهای ایجاد کنند و آزمایشهایی مانند آزمایش ثابت دی الکتریک و تطبیق ضریب انبساط حرارتی را برای اطمینان از سازگاری بین مواد و طرحهای طراحی انجام دهند.
طراحی یکپارچگی سیگنال
سیگنال های فرکانس بالا مستعد عواملی مانند اثر پوستی و جفت الکترومغناطیسی هستند که منجر به اعوجاج سیگنال می شود. شرکتهای تولیدی برای بهینهسازی ساختار انباشته، مانند استفاده از طراحی خازن/القاگر تعبیهشده، سیمکشی سیگنال دیفرانسیل و سایر فناوریها، باید با مشتریان همکاری کنند. در عین حال، نرم افزار شبیه سازی باید برای پیش بینی تلفات و کنترل تلفات برگشتی زیر 20- دسی بل و تلفات درج زیر 0.5 دسی بل در اینچ استفاده شود.
کنترل سازگاری فرآیند
با در نظر گرفتن فرآیند رسوب شیمیایی مس به عنوان مثال، یکنواختی ضخامت مس روی دیواره سوراخ- تختههای مدار فرکانس بالا باید در ± 5٪ کنترل شود. اگر ضخامت موضعی کافی نباشد، ممکن است باعث انعکاس سیگنال شود. خط تولید باید مجهز به تجهیزات آنلاین AOI و ضخامت سنج های اشعه ایکس باشد تا تغییرات در دیافراگم و ضخامت پوشش را در زمان واقعی نظارت کند و بازده محصول دسته ای پایدار را تضمین کند.