उच्च-आवृत्ति (HF) इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में—जहां 5G, ऑटोमोटिव रडार (77GHz), और हाई-स्पीड डेटा सेंटर संचालित होते हैं—पीसीबी अब केवल एक यांत्रिक वाहक नहीं है। यह स्वयं सर्किट का एक महत्वपूर्ण घटक है। 1GHz से ऊपर की आवृत्तियों पर, परजीवी इंडक्शन, कैपेसिटेंस और डाइइलेक्ट्रिक हानि प्रमुख कारक बन जाते हैं जो एक प्रोटोटाइप को ईएमसी परीक्षण में विफल कर सकते हैं या अस्वीकार्य बिट-त्रुटि दरें (BER) से पीड़ित हो सकते हैं।
एक वरिष्ठ फील्ड एप्लीकेशन इंजीनियर के रूप में, DUXPCB में, मैं अक्सर ऐसे डिज़ाइन देखता हूँ जो CAD में एकदम सही दिखते हैं लेकिन फील्ड में विफल हो जाते हैं। नीचे सबसे महत्वपूर्ण उच्च-आवृत्ति डिज़ाइन त्रुटियाँ और उनसे बचने के लिए इंजीनियरिंग रणनीतियाँ दी गई हैं।
सबसे आम त्रुटि 2-3 GHz से अधिक अनुप्रयोगों के लिए मानक FR-4 का उपयोग करना है। लागत प्रभावी होने के बावजूद, FR-4 में एक उच्च डिसिपेशन फैक्टर (Df) होता है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक सिग्नल क्षीणन (सम्मिलन हानि) होती है। इसके अतिरिक्त, इसका डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk) आवृत्ति या तापमान पर स्थिर नहीं होता है।
| संपत्ति | उच्च-Tg FR-4 | रोजर्स RO4350B | रोजर्स RO3003 (PTFE) |
|---|---|---|---|
| डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk) | 4.2 - 4.6 | 3.48 ± 0.05 | 3.00 ± 0.04 |
| डिसिपेशन फैक्टर (Df) | 0.015 - 0.020 | 0.0037 | 0.0010 |
| थर्मल चालकता | 0.3 W/m/K | 0.62 W/m/K | 0.50 W/m/K |
| नमी अवशोषण | 0.15% | 0.06% | 0.04% |
| सर्वश्रेष्ठ आवृत्ति रेंज | < 1 GHz | 1 - 20 GHz | 77+ GHz तक |
मानक पीसीबी लैमिनेट्स एक बुने हुए फाइबरग्लास कपड़े का उपयोग करते हैं। क्योंकि कांच (~6.0) का Dk राल (~3.0) से काफी भिन्न होता है, कांच के एक "बंडल" पर चलने वाला एक सिग्नल ट्रेस एक "शून्य" (राल) पर चलने वाले ट्रेस से अलग प्रतिबाधा देखेगा। इससे अंतर जोड़े में तिरछापन होता है।
डिजाइनर अक्सर प्रतिबाधा गणना के लिए IPC-2141A का संदर्भ लेते हैं लेकिन विनिर्माण सहनशीलता को ध्यान में रखने में विफल रहते हैं।
उच्च आवृत्तियों पर, करंट केवल तांबे की बाहरी "त्वचा" पर यात्रा करता है। सतह खत्म प्रवाहकीय पथ का हिस्सा बन जाता है।
• ENIG बनाम इमर्शन सिल्वर: इलेक्ट्रोलेस निकल इमर्शन गोल्ड (ENIG) लोकप्रिय है, लेकिन निकल परत चुंबकीय है और इसमें कम चालकता है, जो 10GHz पर 0.5dB/इंच तक सम्मिलन हानि बढ़ा सकती है।
मल्टीलेयर बोर्डों में, एक विआ जो लेयर 1 से लेयर 2 तक जाता है, एक "स्टब" छोड़ जाता है (नीचे की परत तक शेष तांबा)। उच्च आवृत्तियों पर, यह स्टब एक क्वार्टर-वेव रेजोनेटर के रूप में कार्य करता है, जो संभावित रूप से विशिष्ट आवृत्तियों पर ट्रेस से सिग्नल को "चूस" लेता है।
जब आप DUXPCB के साथ साझेदारी करते हैं, तो हम HF बोर्डों के लिए तैयार एक कठोर डिज़ाइन फॉर मैन्युफैक्चरिंग (DFM) समीक्षा लागू करते हैं:
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