Dalam dunia elektronik frekuensi tinggi (HF) di mana 5G, radar otomotif (77GHz), dan pusat data berkecepatan tinggi beroperasi PCB tidak lagi hanya pembawa mekanis.Ini adalah komponen penting dari sirkuit itu sendiriPada frekuensi di atas 1GHz, induktansi parasit, kapasitas,dan kehilangan dielektrik menjadi faktor dominan yang dapat menyebabkan prototipe gagal dalam pengujian EMC atau menderita tingkat kesalahan bit yang tidak dapat diterima (BER).
Sebagai insinyur aplikasi lapangan senior di DUXPCB, saya sering melihat desain yang terlihat sempurna di CAD tetapi gagal di lapangan.Di bawah ini adalah kesalahan desain frekuensi tinggi yang paling kritis dan strategi teknik untuk menghindarinya.
1Pemilihan substrat: "FR-4 Trap"
Kesalahan yang paling umum adalah menggunakan standar FR-4 untuk aplikasi yang melebihi 2-3 GHz. Meskipun hemat biaya, FR-4 memiliki faktor disipasi yang tinggi (Df),menyebabkan peredupan sinyal yang berlebihan (kerugian penyisipan)Selanjutnya, konstanta dielektrik (Dk) tidak stabil di frekuensi atau suhu.
Perbandingan Teknis: Bahan HF vs. Standar FR-4
| Properti |
High-Tg FR-4 |
Rogers RO4350B |
Rogers RO3003 (PTFE) |
| Konstan dielektrik (Dk) |
4.2 - 4.6 |
3.48 ± 0.05 |
3.00 ± 0.04 |
| Faktor Dissipasi (Df) |
0.015 - 0.020 |
0.0037 |
0.0010 |
| Konduktivitas Termal |
0.3 W/m/K |
0.62 W/m/K |
0.50 W/m/K |
| Penyerapan Kelembaban |
0.15% |
0.06% |
0.04% |
| Rentang Frekuensi Terbaik |
< 1 GHz |
1 - 20 GHz |
Hingga 77+ GHz |
Tip Pro:Untuk desain yang sensitif terhadap biaya, pertimbangkan Stackup Hybrid. Gunakan Rogers untuk lapisan sinyal luar dan FR-4 untuk lapisan daya / tanah internal.Hal ini memberikan kinerja HF di mana itu penting sambil menjaga kekakuan struktural dan biaya yang lebih rendah.
2Mengabaikan "Efek Tenun Kaca"
Laminat PCB standar menggunakan kain serat kaca tenunan. Karena Dk kaca (~ 6.0) berbeda secara signifikan dari resin (~ 3.0),jejak sinyal berjalan di atas "bundel" kaca akan melihat impedansi yang berbeda dari jejak berjalan di atas "kosong" (resin)Hal ini menyebabkan kesesatan dalam pasangan diferensial.
• Solusi:Tentukan "Spread Glass" (misalnya, 1080 atau 1067 gaya) atau memutar tata letak Anda dengan 10-15 derajat relatif terhadap tepi papan untuk memastikan jejak rata-rata keluar dari variasi Dk.
3. Impedansi yang tidak tepat Kontrol & Referensi bidang
Perancang sering merujuk IPC-2141A untuk perhitungan impedansi tetapi gagal memperhitungkan toleransi manufaktur.
• Kesalahan:Routing sinyal di atas bidang tanah yang terbagi. ini menciptakan loop jalur kembali yang besar, yang mengarah ke EMI lonjakan dan impedansi diskontinuitas.
• Solusi:Pastikan datar referensi yang solid dan terus menerus. Jika sinyal harus melintasi celah, gunakan kapasitor jahitan (untuk sinyal AC) atau vias jahitan di dekatnya untuk menyediakan jalur kembali impedansi rendah.
4Kerugian "Sembunyi": Lumahing dan Efek Kulit
Pada frekuensi tinggi, arus hanya bergerak di "kulit" luar tembaga.
• ENIG vs Immersion Perak:Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) sangat populer, tetapi lapisan nikel bersifat magnetik dan memiliki konduktivitas yang lebih rendah, yang dapat meningkatkan kehilangan sisipan hingga 0,5dB / inci pada 10GHz.
• Pilihan Teknik:Untuk RF dan 10GHz + jalur digital, Immersion Silver atau OSP lebih disukai untuk kerugian yang lebih rendah.mempertimbangkan ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) untuk mengurangi risiko "Black Pad" sambil mempertahankan SI yang lebih baik daripada ENIG standar.
5. via Stubs: Resonator yang tidak disengaja
Pada papan multilayer, via yang pergi dari Layer 1 ke Layer 2 meninggalkan "stub" (tembaga yang tersisa ke lapisan bawah).berpotensi "menghisap" sinyal dari jejak pada frekuensi tertentu.
• Solusinya:Di DUXPCB, kami menggunakan pengeboran dengan kedalaman yang terkontrol dengan presisi untuk menghapus tongkol ini, memperluas bandwidth yang dapat digunakan dari interkoneksi Anda.
DUXPCB Engineering Insights: DFM untuk Frekuensi Tinggi
Ketika Anda bermitra dengan DUXPCB, kami menerapkan desain yang ketat untuk review manufaktur (DFM) disesuaikan untuk papan HF:
- Toleransi Etching yang ketat: Kami mempertahankan toleransi lebar jejak ± 0,5 mil untuk memastikan impedansi tetap dalam ± 5% dari target Anda.
- Akurasi Registrasi: Laser Direct Imaging (LDI) kami memastikan sub-25μm layer-to-layer registration, penting untuk desain via-in-pad dan micro-via yang padat.
- Pengendalian Karat Tembaga: Kami menawarkan Tembaga Low-Profile (VLP) untuk meminimalkan kerugian efek kulit.
Ringkasan Daftar Periksa untuk Sukses HF:
- Gunakan aturan spacing 3W untuk meminimalkan crosstalk.
- Hindari tikungan 90 derajat; gunakan meter 45 derajat atau busur melingkar.
- Melakukan Via Stitching setiap λ/10 sampai λ/20 untuk menekan resonansi rongga.
- Menentukan IPC-6012 Kelas 3 untuk aplikasi kritis misi keandalan tinggi.
Perlu tinjauan teknis dari HF stackup Anda? hubungi tim insinyur kami di DUXPCB.Kami menyediakan pengujian TDR (Time Domain Reflectometry) dan verifikasi VNA (Vector Network Analyzer) untuk memastikan desain Anda melakukan persis seperti yang disimulasikan.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
