按月归档: 3 月 2021

射频电路很复杂，制造射频PCB无疑具有挑战性，射频PCB板制造材料的重要性能还包括以下： 损失切线 损耗切线，如动态介电常数，是那些具有挑战性的影响之一，体现在射频，但不像问题的低频设计。这是物质本身分子结构的结果。当频率上升时，信号就会消失，因为它会像热一样被烧掉。在模拟电路中，振幅损失。在复杂的多层射频PCB板中，组件会变得相当致密，在运行过程中产生的额外热量是需要考虑的。 间距 由于串扰和所谓的“皮肤效应”，射频PCB板应用中的间隔可能很棘手。串扰是当板开始与自身交互时，例如信号流到附近的组件和不想要的耦合。皮肤效应是当一个痕迹的电阻开始增加，导致电阻损失，增加热量的电路。它是由几个因素驱动的，例如迹宽而且随着频率的增加，长度也会变得很成问题。安全的最小距离取决于各种因素。 吸湿 另一件要考虑的是设备将在什么环境下运行。如果在一个实验室与空气控制的环境，材料吸收水分的能力可能不关心。但是，如果在外面，在雨中，或可能进行短期的，计划外的水下旅行，那么水分进入成为一个更重要的优先事项。 成本 有些射频PCB板材料具有优异的性能。它们的介电常数和CTE似乎适合你的目标应用。不幸的是，这些材料往往是昂贵的。在成本、电气性能和热稳健性之间取得健康的平衡是困难的，但绝不是不可能的。

选择合适的材料可以说是射频PCB板制造过程中最关键的决定。影响射频PCB性能、可制造性和成本的许多其他关键因素。在考虑材料选择之前，了解射频板材料的关键特性是很重要的。 动态介电常数 射频PCB板制造材料的介电常数测量材料在电场中储存电能的能力。它是方向相关的，因此介电常数可以根据材料的轴向变化。不幸的是，它可以在高频条件下移动射频，所以它不能采取在面值。了解材料在什么频率范围下测试，使用什么测试方法，以及是否存在与目标应用程序非常匹配的频率范围和条件的值，这一点非常重要。  热膨胀系数 热膨胀系数(CTE)解释了物体的尺寸如何随着温度的变化而变化。这也是一种测量热膨胀性的方法。它对钻井和装配阶段有着巨大的影响。射频PCB板制造在多层堆叠中，具有不同CTE的不同材料将以不同的速率改变形状。在钻井过程中，当地层生长速度快于下一层时，对齐成为一个严重的问题。 聚四氟乙烯是最常用的射频PCB板制造材料之一，因为它的高质量，可以涂抹在钻，如果它太热，不能去除。在装配阶段，当元件正在焊接时，CTE会影响它处理焊接热应力的能力。糟糕的CTE会在生产的最后阶段导致板的破损，这是一个最好避免的昂贵错误。为了缓解这些问题，CTE较低的材料将更好地处理钻头和装配的体罚。

在设计射频微波PCB板的布局时，首先应遵循以下一般原则： ①高功率放大器（HPA）和低噪声放大器（LNA）应尽可能分开。简而言之，高频RF发送电路被放置在远离低频RF接收电路的位置。 ②在PCB板上的高频区域至少应有完整的接地，最好不要在其上形成通孔。铜箔面积越大越好。 ③对电路和电源进行去耦等效。 ④RF输出应远离RF输入。 ⑤敏感的模拟信号应尽可能远离高速数字信号和RF信号。 不合理的GND 如果不合理地为RF电路设置了GND，则可能会产生一些奇怪的结果。在数字电路设计方面，即使没有GND，大多数数字电路功能也可以很好地实现。但是，就RF而言，即使是短接地线也将起电感器的作用。众所周知，具有1nH的电感与1mm的长度兼容，由此可以粗略地得出长度为10mm的射频微波PCB板的电感电抗应约为27Ω。如果未应用GND，则大多数接地线会很长，以至于电路无法根据设计提供特性。 其他模拟电路上天线的辐射干扰 在PCB布局设计中，射频微波PCB板上还可以使用其他模拟电路。例如，许多电路包含模数转换器（ADC）或数模转换器（DAC）。RF发射器发射的高频信号可能到达ADC的模拟输入端子，因为任何电路线都会像天线一样发射或接收RF信号。如果ADC的输入端子处理不当，RF信号可能会在ADC输入的ESD二极管内变得自激，从而引起ADC偏差。

RF射频微波PCB板设计存在很多不确定性，因此被称为“妖术”。一般而言，当电路的频率低于微波频率时（包括低频和低频数字电路），精心设计是在掌握所有设计原理的前提下首次成功进行电路设计的保证。但是，对于高于微波和高频PC级数字电路的频率，两到三个版本的PCB可以确保电路质量。至于射频电路在微波以上的频率，则需要不断改进的PCB设计版本。因此，在RF电路设计过程中肯定会遇到许多困难。以下是射频电路设计中最常见的问题： 数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰 当模拟电路（RF电路）和数字电路独立工作时，它们很可能完美工作。但是，一旦将它们混合在一起并依赖于具有相同电源的同一射频微波PCB板上，整个系统可能会变得不稳定，因为数字信号经常在接地和正电源（> 3V）之间摆动，并且周期会非常短，纳秒级。由于幅度更大且切换时间更短，所有数字信号都将包含与切换频率无关的高频元件。 在模拟部分中，从无线电调谐环路到无线电设备接收器的电压通常小于1μV。因此，无线电调谐环路和RF信号之间的差异可以达到120dB。显然，如果数字信号和RF信号未能完全分开，弱的RF信号可能会受到损坏。结果，无线电设备的可操作性将变差甚至无法工作。 电源噪声干扰 射频电路对噪声非常敏感，对于毛刺电压和其他高频谐波尤其如此。微控制器将在每个内部时钟周期内突然吸收大部分电流，这是因为所有现代微控制器都是采用CMOS技术制造的。因此，假设微控制器以1MHz的内部时钟频率运行，然后它将以该频率从电源中提取电流。如果未应用适当的电源去耦，则会在电源线上引起电压毛刺。当电压故障到达射频微波PCB板电路的电源引脚时，严重的话可能会导致故障。

高频PCB电路板电子设备是当今的发展趋势，特别是在无线网络中。卫星通信发展迅速，信息产品向高速、高频方向发展。因此，开发新产品总是需要使用高频基板、卫星系统、移动电话接收基站等，这些通信产品必须采用高频PCB。 用于无线应用的高频PCB电路板和在高GHz范围内的数据速率对所使用的材料有特殊的要求： 改编介电常数。 有效传输信号的低衰减。 均质结构，绝缘厚度和介电常数公差低。 一般来说，高频可以定义为1 GHz以上的频率。目前，聚四氟乙烯(PTFE)材料被广泛应用于高频PCB电路板制造中，也被称为特氟龙(Teflon)，其频率通常在5 GHz以上。此外，FR4或PPO基片可用于1 GHz~10 [...]

高频高速多层PCB涉及到高频，高密度，高精度和高完整性的要求，因此散热永远不能忽略。一方面，与普通的多层PCB相比，高密度，高精度和高完整性设计包含了许多以高密度组装的组件。另一方面，HDI PCB的高频，高速和高性能设计要求更大的功率。小空间和大功率无疑会给最终产品的散热带来挑战，并严重损害PCB的可靠性。根据结构特点和高频高速性能，应采用高密度散热孔设计。散热孔，相当于高密度金属化孔。 高密度散热孔的理论相对简单，但是在PCB制造过程中专注于其质量保证并不是那么简单。例如，当高频高速多层PCB的边缘被设计为高密度散热孔区域，且具有超过1000个直径为0.50mm，间距为1.2mm的孔时，普通钻孔方法就不会之所以起作用，是因为在钻具产生的热量无法消散时，钻屑不会及时消除，这肯定会导致熔化的钻具附着在孔壁上。一旦冷却，就会形成大量的胶渣，极大地损害了孔壁的质量。更糟糕的是，当胶水垃圾可能超过时，可能会堵塞孔洞。这种堵塞的孔很难清除，对PCB产品有潜在的危险。 解决方法是普通的钻头必须替换为用于钻孔的全新类型的钻头，以避免出现诸如孔壁粗糙，钻头长度不足，钻头磨耗和消除切屑水平差等导致热量集中的问题。抽真空和吸气压力应从0.014MPa更改为0.02MPa，增加钻屑的数量。采用树脂盖代替普通的铝盖，能够吸收钻井过程中产生的热量，降低钻头温度，使钻头润滑，减少钻屑，提高钻探质量。 另一个可行的解决方案是钻头弹跳技术，该技术可用于高密度小孔加工，同时延长了钻头的散热时间，延长了切屑消除时间，并减轻了诸如切屑堵塞，高频高速多层PCB热量集中和孔壁粗糙的问题。

根据高频高速多层PCB电路板的结构，再结合实际的PCB生产技术，便形成了制造程序设计。长期以来，树脂制造一直困扰着PCB行业的工程师和制造商，尤其是对于高密度和完整性的PCB产品而言。 人们一直希望利用树脂塞孔的优势来克服那些无法通过油塞孔或堆叠树脂塞孔解决的缺陷。然而，由于通过树脂本身的属性和高频高速多层PCB电路板的结构特征，直到遇到很多困难之前，才能获得高树脂插入的通孔质量。 在插入树脂之前，必须先对电路板进行干燥，以确保通孔内部不存在水分，目的是阻止通孔内部的水分导致通孔铜和树脂之间的分离。在使用前，必须搅拌树脂并进行消泡，以消除树脂内部的气泡并降低树脂粘度。在这种情况下，将为高纵横比的树脂插入通孔创造机会。当使用真空封堵机进行树脂封堵时，必须完全插入高纵横比小的通孔以阻止气泡的产生，从而确保树脂封堵的通孔的质量。 完成插入树脂的通孔后，高频高速多层PCB电路板厂家认为必须在研磨之前对树脂进行预固化，然后通过砂带进行阶段烘烤。严格遵循上述要求，可以禁止某些质量问题，包括树脂和铜之间的分离以及树脂上的裂纹。此外，由于树脂的不完全固化可以为树脂研磨创造有利的条件，并且避免了诸如板变形和铜厚度不足的一些问题。  

RF PCB（射频PCB电路板）和微波PCB是一种承载RF或微波信号的印刷电路板。因此，这些类型的PCB通常在兆赫兹至千兆赫兹的频率范围内工作。经常这些频率范围用于从手机到军用雷达的通信技术中。 几乎在每个行业中都使用射频PCB电路板和微波PCB。可以在银行的ATM机，自动售货机，用于读取此信息的计算机，用于浏览Internet的手机以及家庭或办公室中的Wi-Fi路由器中观察高频PCB。它们具有以下优点： 射频PCB电路板和微波PCB板可以在高频率下工作。 具有稳定的结构。因此，可以在高温下工作。 具有稳定的介电常数和低损耗正切。因此，信号以最小的阻抗穿过它们。 可以形成多层板堆叠。因此，可以制造较小的板提供最佳性能且具有成本效益。 允许制造复杂的布局。因此，更容易将细间距组件组装到板上。 高频电子设备是当今的发展趋势，尤其是在无线网络中。卫星通信发展迅速，信息产品向高速，高频率方向发展。因此开发新产品总是需要使用高频基板，卫星系统，移动电话接收基站等，这些通信产品必须使用射频PCB电路板和微波pcb。

在高频PCB电路板制造过程中，会根据高频PCB制造问题选择材料：例如各种机械工艺：电镀通孔（PTH）制备，钻孔，多层层压和组装。钻孔过程用于创建干净的孔，将其金属化以形成电连接。制造多层PCB涉及几个挑战。主要挑战之一是将异种材料连接在一起。这些异种材料的特性使PTH的制备和钻孔过程变得复杂。此外，当电路在组装过程中受到热应力时，材料属性之间的差异（例如热膨胀系数（CTE））会导致一致性问题。下表显示了高频PCB中使用的材料的CTE值：   材料 CTE（ppm /°C） PTFE与超细玻璃纤维 220 PTFE编织玻璃 200 高性能FR-4 [...]

设计是一项脑力劳动，但也取决于经验的积累。以下是高频PCB电路板设计的一些技术和方法。  1.传输线的拐角应为45度，以减少回波损耗。 2.应采用绝缘常数严格控制的高性能绝缘电路板。该方法有利于绝缘材料与相邻布线之间的电磁场的有效管理。 3，需要提高高频PCB电路板设计规范以进行高精度蚀刻。考虑将总线宽误差设置为+/- 0.0007英寸，管理布线形状的底切和横截面，并指定布线侧壁的电镀条件。布线（导体）几何形状和涂层表面的整体管理对于解决与微波频率相关的集肤效应问题并实现这些规格非常重要。 4.突出的引线中存在抽头电感，因此应避免使用带引线的组件。在高频环境中，最好使用表面安装组件。 5.对于信号通孔，有必要避免在敏感板上使用PTH工艺，因为这种工艺会导致通孔中的引线电感。 6.提供充足的接地层。接地层应通过模制孔连接，以防止3-D电磁场对电路板的影响。 7.要选择非电解镀镍或浸金电镀工艺，请勿使用HASL电镀方法。这种电镀表面可以为高频电流提供更好的集肤效果。此外，这种高焊接性涂层所需的引线更少，这有助于减少环境污染。 [...]