Hochfrequenz Leiterplatten

Was ist eine Hochfrequenzleiterplatte?

Mit zunehmender Komplexität elektronischer Komponenten werden Signalraten und hohe Übertragungsfrequenzen unabdingbar. Kein Wunder also, dass die Nachfrage nach Hochfrequenz-Leiterplatten steigt. Sie kommen in einer Vielzahl von Hochgeschwindigkeitsanwendungen zum Einsatz, die einen Frequenzbereich von 500 MHz bis 2 GHz erfordern.

FR-4, basierend auf Epoxidharz und Glasverstärkung, ist seit langem das beliebteste Laminatmaterial für die Leiterplattenindustrie. Die Leiterplattenindustrie verwendet jedoch auch andere Materialien für verschiedene Anwendungen. Bei HF-/Mikrowellenprodukten werden häufig verlustarme und spezielle Materialien mit kontrollierter Dielektrizitätskonstante wie PTFE (Teflon) verwendet. Diese Materialien wurden schon vor langer Zeit entwickelt. Teilweise wegen der geringen Produktionsmenge war es in der Vergangenheit recht teuer. Als vor einigen Jahren die drahtlose Kommunikation in Konsumgütern populär wurde, stieg die Nachfrage nach verlustarmen Materialien stark an. Aber die Materialkosten sind immer noch hoch. Auch wenn einige neu entwickelte Materialien versucht haben, sich daran zu beteiligen, scheint keines von ihnen die Materialkosten drastisch senken zu können. Die Frage, wie die Kosten für HF-Leiterplatten gesenkt werden können, wurde zu einem wichtigen Problem für die Designer. Eine der Lösungen ist das gemischte dielektrische Design.

Da das verlustarme Material nicht für alle drahtlosen Systeme benötigt wird, ist es meines Wissens nach hauptsächlich für die Schaltungen von der Antenne bis zum Leistungsverstärker vorgesehen. Um die Kosten für die Leiterplatten zu senken, haben die Entwickler mehrere Leiterplatten verwendet, und nur das vordere Ende des Empfänger-Subsystems benötigt teures, verlustarmes Material. Die Kosten sind jedoch immer noch hoch, weil mehrere Leiterplatten und die Steckverbinder zwischen ihnen benötigt werden. Außerdem ist die Teflon-Leiterplatte weich und lässt sich aufgrund des Verzugs nur schwer montieren.

Gemischte dielektrische Leiterplatten bestehen aus verschiedenen dielektrischen Materialien in einer Multilayern Konstruktion. Zum Beispiel kann es sich um eine 6-Lagen-Platine handeln, bei der die Lagen 1 bis 2 aus Teflon und die restlichen Lagen aus FR-4 bestehen. Die Verwendung einer einzigen Leiterplatte anstelle von zwei oder mehr Lagen hat einen Kostenvorteil. Es werden keine Steckverbinder benötigt und die Produktabmessungen können verringert werden. Die elektrische Leistung kann ebenfalls verbessert werden, da kein Steckverbinder verwendet wird und die Signalwege näher beieinander liegen. Für die Montage ist die gemischte dielektrische Mehrlagenplatine viel steifer und einfacher herzustellen.

Vorteile von Vorteile von Hochfrequenz-Leiterplatten

• Der erste Vorteil von Hochfrequenz-Leiterplatten liegt in der hohen Dichte und den verbesserten Signalen. Sie bietet einen Frequenzbereich von 500 MHz bis 2 GHz und ist damit ideal für Hochgeschwindigkeitsdesigns geeignet.
• Durch die Verwendung einer Grundplatte wird die Qualität der Signale weiter verbessert und elektromagnetische Wellen werden reduziert.
• Sie eignen sich gut zur Verringerung der Impedanz von Schaltkreisen und haben eine abschirmende Wirkung.
• Durch den geringeren Abstand zwischen Ebene und Leiterbahn wird ein Übersprechen vermieden.
• Bei sorgfältiger Bestimmung der Länge und Leiterbahnbreite der Platine wird eine übermäßige Erwärmung auch bei hohen Frequenzen vermieden.

Mikrowellen-Leiterplatten und Hochfrequenz-Leiterplatten - Häufige Probleme und Lösungen

HF-Leiterplatten und Mikrowellen-Leiterplatten sind im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplattenlayouts besonders schwierig zu entwerfen. Dies liegt an den Problemen, die beim Empfang oder der Übertragung von Funksignalen auftreten können. Einige der Hauptprobleme sind Rauschempfindlichkeit und engere Impedanztoleranzen

Im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten sind Funk- und Mikrowellensignale sehr störempfindlich und erfordern zudem viel engere Impedanztoleranzen. Die beste Lösung für diese Probleme ist die Verwendung von Masseplänen und die Verwendung eines großzügigen Biegeradius auf impedanzkontrollierten Leiterbahnen. Mit diesen Lösungen kann die HF-/Mikrowellen-Leiterplatte letztlich die beste Leistung erzielen.

Die Herstellung von gemischtem dielektrischem Hemeixin ist für viele Leiterplattenhersteller bereits Standard. Die Schwierigkeit bei der Herstellung besteht darin, einen optimalen Produktionsparameter für zwei oder mehr verschiedene Materialien zu finden. Da die meisten Designs in der Konstruktion nicht ausgewogen sind, muss das Problem des Verzugs sorgfältig gehandhabt werden. Dies betrifft sowohl die Materialauswahl und das Design als auch den Laminierungsprozess. Manchmal kann die Verwendung eines exotischen Materials in der unteren Schicht eine Lösung sein, um das Design auszugleichen. In der Regel ist dies jedoch nicht notwendig und bringt nur hohe Kosten mit sich.

Um die elektrische Leistung zu erreichen, werden die gemischten dielektrischen Multilayer häufig mit Blind-/Buried-Vias ausgeführt. In einigen Fällen kann sie mit Metall verbunden und in Leistungsverstärkern eingesetzt werden.

Das gemischte dielektrische Hemeixin ist nicht nur für Hochfrequenzprodukte geeignet. Für digitale Hochgeschwindigkeitsdesigns kann es ebenfalls hilfreich sein. Wenn zum Beispiel einige kritische Übertragungsleitungen über lange Strecken in der Leiterplatte verlaufen müssen und der Df (Verlustfaktor) des FR-4-Materials zu hoch ist und Probleme bei der Signalintegration verursacht, kann die Verwendung eines verlustarmen Materials in einem Teil der inneren Schicht eine große Hilfe sein. Es kann einige Kosten sparen, anstatt verlustarmes LeiterplattenMaterial in allen Schichten zu verwenden.

MEGTRON 6 Hochgeschwindigkeits- und verlustarme Mehrschichtmaterialien

MEGTRON 6/6G ist ein fortschrittliches Material, das für Hochgeschwindigkeitsnetzwerke, Mainframes, IC-Tester und Hochfrequenzmessgeräte entwickelt wurde. Die wichtigsten Eigenschaften von MEGTRON 6/6G sind: niedrige Dielektrizitätskonstante und dielektrische Verlustfaktoren, geringer Übertragungsverlust und hohe Wärmebeständigkeit; Td = 410°C (770°F). MEGTRON 6/6G entspricht der IPC-Spezifikation 4101 /102 /91.

R-5775 MEGTRON 6 Merkmale

MEGTRON 6 bietet exzellente High-Density Interconnect (HDI) und thermische Leistung.

Extrem verlustarme, hoch hitzebeständige Leiterplattenmaterialien
Glasgewebe mit niedriger Dielektrizitätskonstante (Dk) - LaminatR-5775(N)/PrepregR-5670(N)
Standard E Glasfasergewebe - LaminatR-5775/PrepregR-5670
Die MEGTRON 6-Familie, einschließlich MEGTRON 6(G), MEGTRON 6(K) und MEGTRON 6(N), ist der ursprüngliche LeiterplattenIndustriestandard. Die Produkte sind ideal für mobile, vernetzte und drahtlose Anwendungen, die Hochgeschwindigkeitsschaltungen mit extrem geringem Verlust erfordern.

• Niedriger Dk = 3,7, niedriger Df = 0,002 (@ 1GHz)
• Ausgezeichnete Zuverlässigkeit bei Durchgangsbohrungen (5x besser als unser herkömmliches FR4-Material mit hoher Tg)
• Bleifrei, ROHS-konformes Löten
• Hohe Hitzebeständigkeit

Was ist High Speed Leiterplatten Design auf Basis von MEGTRON 6 Leiterplatten Materialien

Wählen Sie ein dielektrisches Material mit dem niedrigsten Verlusttangens und der kleinsten Dielektrizitätskonstante, z. B. Megtron6 (df<0,002, epsr=3,1) ist eine geeignete Wahl.

• Wenn sie nach der Herstellercharakterisierung verfügbar sind, sind dielektrische Materialien wie Megtron 6N/6G oder Tachyan 100G eine gute Wahl.
• 25+G-Designs erfordern besondere Aufmerksamkeit für Materialdetails wie Glasfaser, dielektrische Matrix und Kupfer. Das Signal mit höherer Datenrate hat ein höheres Frequenzelement und die Wellenlänge wird immer kürzer. Die Änderung des Glasfasermusters, des Musters der dielektrischen Matrix und des Kupfermusters sollte sorgfältig geprüft werden. Bei einer höheren Datenrate (kürzere Signalwellenlänge) treten mehr Diskontinuitäten und Reflexionen mit leichten Veränderungen auf. Weitere Informationen finden Sie unter Auswahl des dielektrischen LeiterplattenMaterials und Auswirkung des Glasfasergewebes auf das Routing von Hochgeschwindigkeitskanälen.

Wählen Sie eine geringere dielektrische Höhe für die Hochgeschwindigkeitssignalführung.

• Sie erfordert eine geringere Leiterbahnbreite für das Ziel der Leiterbahnimpedanz. Es gibt immer einen Kompromiss zwischen der Wahl einer größeren Leiterbahnbreite und einer kürzeren Leiterbahnbreite. Die größere Breite hat eine geringere Skin-Tiefe und eine geringere Einfügedämpfung, benötigt aber mehr Platz für die Verlegung.
• Dies führt auch zu einer geringeren Leiterplattenhöhe und einer geringeren Höhe der Übergangsvias, um eine minimale Impedanzfehlanpassung zu erreichen.

Wählen Sie genügend Stripline-Lagen für alle kritischen Hochgeschwindigkeits-Signalführungen.

• HemeixinLeiterplatten empfiehlt Stripline-Routing für alle kritischen Hochgeschwindigkeitssignale (über 15 Gbps).
• Sie können alle unkritischen Hochgeschwindigkeitssignale (unter 15 Gbit/s) auf einer Microstrip-Schicht verlegen.
• Das Stripline-Routing hat eine maximale Isolierung mit anderen Schichten, solange beide Seiten Bezugsebenen sind. HemeixinLeiterplatten empfiehlt keine doppelte Stripline-Verlegung, es sei denn, die Signalverlegung auf beiden Stripline-Lagen erfolgt senkrecht. Das bedeutet, dass eine longitudinale Breitseitenkopplung von differentiellen Paaren vermieden werden sollte.
• HemeixinLeiterplatten empfiehlt, Stripline gegenüber Microstrip vorzuziehen. Wenn Microstrip-Routing gewählt wird, empfiehlt HemeixinLeiterplatten, die Lötmaske zu entfernen.
• Das Stripline-Routing erfordert eine geringere Leiterbahnbreite, wodurch mehr Platz für das Signalrouting entsteht.

Auswahl einer Masse/Signal/Masse-Kombination für kritische Hochgeschwindigkeitssignale.

• Die Wahl einer Masse/Signal/Masse-Kombination kann machbar sein, solange die Kreuzungen der Signalleitungen auf beiden Streifenleitungsschichten senkrecht sind, um die Breitseitenkopplung zu minimieren, die zu Übersprechen führt.

Wählen Sie genügend Power/GND-Lagen, um die Stromversorgungsschienen abzudecken.

MEGTRON 6 Leiterplatten Hersteller

HemeixinLeiterplatten qualifizierte das Panasonic Megtron 6-Rohmaterial für seine Leiterplatten der nächsten Generation und begann erfolgreich mit der Lieferung von Leiterplatten auf Basis von Megtron 6 an unsere geschätzten Kunden.

Megtron 6 ist ein fortschrittliches Material der neuen Generation, das für Hochfrequenzanwendungen (niedriger Dk, niedriger Df) auf Leiterplatten entwickelt wurde. Die elektrischen Eigenschaften von Megtron 6 sind wettbewerbsfähig mit PTFE-basierten Materialien.

Megtron 6 bietet Entwicklern erhebliche Vorteile bei der Systemleistung für Telekommunikationsanwendungen, die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und Computeranwendungen erfordern.

Die hohe Produktionsausbeute und die positiven Rückmeldungen, die wir erhalten haben, zeigen, dass der Megtron 6 die Anforderungen der Kunden erfüllt:

• Fortschrittliches Material für Hochgeschwindigkeitsnetzwerke, Mainframes, IC-Tester und Hochfrequenzmessgeräte.
• Der Megtron 6 erfüllt den Industriestandard für Hochgeschwindigkeits-Mehrschichtmaterialien mit extrem niedrigen Verlusten
• Megtron 6 entspricht der IPC-Spezifikation 4101 /102 /91.
• Die wichtigsten Anwendungen für Megtron 6 sind:

1. Netzwerke
2. Drahtlos
3. Antennen

• Die wichtigsten Eigenschaften von MEGTRON 6 sind:

1. Niedrige Dielektrizitätskonstante und dielektrische Verlustfaktoren.
2. Geringer Übertragungsverlust und hohe Wärmebeständigkeit.
3. Ausgezeichnete Zuverlässigkeit bei Durchgangsbohrungen (5x besser als herkömmliches FR4-Material mit hoher Tg).
4. Bleifrei, ROHS-konformes Löten.
5. Hohe Hitzebeständigkeit.
6. Hervorragende HDI- und Wärmeleistung.

Wir verfügen über einen großen Lagerbestand an allen Hochfrequenzlaminaten, da wir seit vielen Jahren Leiterplatten aus diesen Materialien herstellen. Einige der Anwendungen für diese Leiterplatten sind HF-Antennen, Wi-Fi (Carrier-Grade und Licensed Access), IP-Infrastruktur, Leistungsverstärker, Diplexer/Multiplexer, Test- und Messgeräte und vieles mehr.

Bei der Herstellung von Leiterplatten aus diesen Produkten ist es wichtig, dass Sie viel Erfahrung mit der Herstellung von Leiterplatten aus diesen Materialien haben, aber Sie müssen auch in die Ausrüstung für die ordnungsgemäße Verarbeitung dieser HF-Leiterplatten investiert haben. Erfahrung in den Bereichen Technik und CAM ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatten langlebig sind, da diese Materialien alle sehr unterschiedliche Skalierungsfaktoren haben und sich auch unterschiedlich verhalten; Sie entfernen das Kupfer während des Ätzprozesses. Ohne ein geeignetes Verfahren zur Steuerung der Registrierung, des Laminierschichtenhemds und anderer Faktorenunter Verwendung geeigneter Geräte wie Röntgenstrahlen wird es für Leiterplattenhersteller schwierig sein, eine Ausbeute zu erzielen, die dem Kunden Vertrauen gibt.

Hier bei HemeixinLeiterplatten arbeiten wir mit unseren Kunden während der Entwurfsphase zusammen und investieren jedes Jahr in die modernste Ausrüstung, um sicherzustellen, dass wir dem Bedarf an RF-Leiterplatten voraus sind.