Новости PCB - Разница между высокоскоростными и высокочастотными печатными платами

С развитием и внедрением технологий связи 5G растет спрос на высокочастотные и высокоскоростные печатные платы в индустрии электронного оборудования. Из-за различий в условиях эксплуатации высокочастотные и высокоскоростные печатные платы имеют много общих черт и некоторые различия. В сочетании со средой использования высокочастотных и высокоскоростных печатных плат и полимерной системой их изготовления, в этой статье описываются соответствующие характеристики высокочастотных печатных плат и высокоскоростных печатных плат, а также рассматриваются перспективы дальнейшего развития высокочастотных печатных плат и высокоскоростных печатных плат. печатные платы.

Высокочастотная печатная плата

Спрос на высокочастотные и высокоскоростные печатные платы в сетях 5G

5G - пятое поколение мобильной связи. Сотовая связь претерпела четыре модернизации с аналоговой (1G) до популярной в настоящее время технологии LTE (4G). С 2012 года исследования и тестирование сетей 5G стремительно развивались. В прошлом, при переходе от 1G к 4G, основным сценарием было сетевое взаимодействие от человека к человеку, в то время как сеть 5G обеспечит взаимосвязь всего и откроет новую революцию в области информационных сетей. Отраслевая сеть связи 5G в основном включает в себя следующие пять важных звеньев:

(1) Планирование и проектирование сети (предварительные научные исследования и планирование построения сети).

(2) Основное беспроводное оборудование (базовая сеть, антенны базовых станций, радиочастотные устройства, оптические устройства/оптические модули, небольшие базовые станции и т.д., а также развертывание беспроводной поддержки, покрытие сети и оптимизация).

(3) Передающее оборудование (беспроводное оборудование, за которым следуют проводные линии связи, а затем волоконно-оптические кабели, системная интеграция, ИТ-поддержка, дополнительные услуги и т.д.).

(4) Оконечное оборудование (соответствующие чипы для терминалов).

(5) Оператор.

В дополнение к вышеуказанным пяти важным звеньям, следующие два звена также очень важны:

(6) Производственная цепочка PCB/CCL (для базовой станции RF, блока обработки основной полосы частот, IDC и основного сетевого маршрутизатора и т.д.).

(7) Диэлектрические волноводные фильтры (для BTS RF).

В процессе создания 5G различные отрасли промышленности используют разные диапазоны частот для своих продуктов, что, в свою очередь, приводит к различным требованиям к высокочастотным и высокоскоростным печатным платам для различных продуктов в разных отраслях промышленности. Можно видеть, что сеть 5G представляет собой комплексное применение многодиапазонной микроволновой технологии. Поэтому выбор высокоскоростных и высокочастотных печатных плат для изделий в разных отраслях промышленности будет разным.

2. Характеристики высокочастотных и высокоскоростных печатных плат

2.1 Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери материалов для высокочастотных и высокоскоростных печатных плат (Dk Df)

Говоря о высокочастотных быстродействующих печатных платах, неизбежно приходится говорить о двух понятиях: "диэлектрическая проницаемость - Dk" и "диэлектрические потери - Df’. Диэлектрический слой печатной платы, используемый для высокоскоростной передачи цифрового сигнала, не только играет роль изоляционного слоя между проводниками, но, что более важно, он играет роль "характеристического сопротивления", которое также влияет на скорость передачи сигнала, затухание сигнала и выделение тепла.

Величина диэлектрических потерь (Df) указывает на степень ослабления передачи сигнала. Такое ухудшение передачи сигнала часто связано с выделением тепла. При высокочастотной и высокоскоростной передаче цифрового сигнала затухание сигнала и рассеивание тепла неизбежно будут быстро увеличиваться при высокочастотной и высокоскоростной передаче цифрового сигнала. Для передачи высокочастотных и высокоскоростных цифровых сигналов, чем меньше диэлектрические потери (Df), тем лучше.

При разработке высокоскоростных и высокочастотных изделий требуется, чтобы диэлектрическая проницаемость (Dk) и диэлектрические потери (Df) листа увеличивались в сторону уменьшения. Однако спрос на пластины для высокочастотной и высокоскоростной обработки по-прежнему несколько различается.

2.2 Свойства материалов для высокоскоростной обработки

При производстве быстродействующих изделий особое внимание уделяется диэлектрическим потерям (Df) листа. Марки быстродействующих материалов, широко используемые на рынке, также классифицируются в зависимости от величины диэлектрических потерь (Df). Различные материалы подложки классифицируются в зависимости от диэлектрических потерь подложки на обычные потери, средние потери, низкие потери, очень низкие потери и сверхнизкие потери. Существует пять соответствующих уровней потерь сигнала при передаче.

2.3 Свойства высокочастотного материала

По сравнению с высокоскоростными материалами, высокочастотные материалы уделяют больше внимания размеру и изменению диэлектрической проницаемости материала (Dk). Высокочастотные изделия очень чувствительны к изменениям диэлектрической проницаемости материала (Dk). Поэтому при разработке высокочастотных материалов основное внимание уделяется стабильности диэлектрической проницаемости (Dk), а также толщине диэлектрика, коэффициенту температурного дрейфа материала и эффективности мерцания материала. В промышленности нет четкого стандарта классификации высокочастотных материалов, но многие производители печатных плат ориентировочно классифицируют высокочастотные печатные платы в соответствии с диэлектрической проницаемостью материала (Dk). Материалы с одинаковой диэлектрической проницаемостью (Dk) считаются аналогичными и могут быть заменены друг на друга.

В области высокочастотных материалов также существует распространенное разделение материалов на материалы из ПТФЭ и материалы, не содержащие ПТФЭ.Это тесно связано с областями применения высокочастотных изделий. В настоящее время область применения радиочастотных материалов можно разделить на две части. Одной из них является частота ниже 6 ГГц, обычно используемые частоты составляют 3,5 ГГц, 2,7 ГГц, 1,8 ГГц. Основными продуктами являются усилители мощности, калибраторы антенн, решетки и другие продукты. Другая часть поля миллиметровых волн составляет более 20 ГГц, обычно используемые частоты - 24 ГГц, 66 ГГц, 77 ГГц, основными продуктами являются радиолокаторы. Это объясняется главным образом тем, что благодаря новой частоте, не связанной с эффектом вспышки продуктов из политетрафторэтилена, диэлектрические потери при передаче сигнала, вызванные резким увеличением содержания политетрафторэтиленового материала, имеют лучшие эксплуатационные характеристики.

High Frequency Circuit Board

3.Перспективы развития высокочастотных и высокоскоростных печатных плат

Потери при передаче традиционного ламинированного материала велики, он не может соответствовать требованиям к качеству передачи высокочастотного сигнала. В связи с этим наиболее важными характеристиками материалов подложек печатных плат, используемых в системах связи 5G, являются соответствие требованиям к высокочастотной и высокоскоростной связи, а также к интеграции, миниатюризации, легкому весу, многофункциональности и высокой надежности. В частности, полимерные материалы требуют низкой диэлектрической проницаемости (Dk), низких диэлектрических потерь (Df), низкого коэффициента теплового расширения (CTE) и высокой теплопроводности. В настоящее время жесткие ламинаты, представленные термопластичными материалами типа политетрафторэтилена (PTFE) и термореактивными материалами типа углеводородных смол (PCH), занимают большую часть рынка высокочастотных/высокоскоростных печатных плат из-за их непревзойденных низких диэлектрических характеристик. В последние годы для изготовления высокочастотных печатных плат используются новые полимерные материалы, такие как полифениленовый эфир (PPO или PPE), бисмалеимид (BMI), цианоакрилат (CE), триазиновая смола (BT), бензоксазин (BOZ) и бензоциклобутен (BCB) и связанные с ними модификации.

Кроме того, технологичность материала PPO намного лучше, чем у материала PTFE, поэтому в настоящее время модифицированная PPO-смола в основном используется для получения очень низких и сверхнизких потерь в высокоскоростных печатных платах, таких как Panasonic M6, M7N и IT968, IT988GSE производства Lianmao. Полимерная система для высокочастотных печатных плат в основном изготавливается из термопластичных материалов из политетрафторэтилена (PTFE), основой которых являются углеводородные смолы (PCH). Несмотря на то, что могут быть получены чрезвычайно низкие диэлектрические потери (Df) и стабильная диэлектрическая проницаемость (Dk), материал с плохой обрабатываемостью не подходит для многослойных печатных плат и еще меньше подходит для изготовления изделий из картона HDI. С развитием связи 5G сложность печатных плат высокочастотных устройств также возрастает (традиционные высокочастотные печатные платы в основном одно- и двухсторонние, а при разработке многослойных плат даже предъявляются требования к дизайну HDI). В последние годы разработчики материалов также используют полимер PPO для изготовления высокочастотных печатных плат. В последние годы разработчики материалов также внедрили полимер PPO для высокочастотных печатных плат, чтобы обеспечить чрезвычайно низкие диэлектрические потери (Df) и стабильную диэлектрическую проницаемость (Dk) и в то же время обеспечить хорошую технологичность печатных плат. Например, высокочастотные печатные платы, такие как IT-88GMW, IT-8300GA, IT-8350G, IT-8338G, IT-8615G, выпускаемые компанией Lianmao, изготовлены из смеси модифицированной смолы PPO и углеводородной смолы. При соблюдении требований к передаче высокочастотного сигнала значительно повышается технологичность материала.

С одной стороны, развитие связи 5G до более высоких скоростей и частот неизбежно потребует изменения диэлектрической проницаемости материала и диэлектрических потерь (Dkdf) в сторону уменьшения. С другой стороны, продукты 5G требуют миниатюризации, и большая однородность, соответствующая печатной плате, неизбежно будет развиваться в направлении высокой многослойности и равномерного HDI, что требует материалов с хорошей технологичностью. В настоящее время, будь то высокочастотные печатные платы или быстродействующие печатные платы, использование смолы из полифениленового эфира (PPO или PPE) является хорошим направлением развития.