Kõrgsageduslike trükkplaatide disain ja kokkupanek: peamised materjalid

Kõrgsageduslikud trükkplaadid(PCB-d) on elutähtsad komponendid paljudes rakendustes, sealhulgas telekommunikatsioonis, radarisüsteemides, traadita sides ja kiires andmetöötluses. Nende PCBde jõudlust mõjutavad suuresti nende projekteerimiseks ja kokkupanekuks valitud materjalid. Selles artiklis käsitletakse peamisi materjale, mida kasutatakse kõrgsageduslike PCB projekteerimine ja kokkupanek, rõhutades nende omadusi ja eeliseid.

• Alusmaterjalid: Alusmaterjal moodustab kõrgsagedusliku PCB aluse ja mängib keskset rolli selle elektriliste omaduste määramisel. Mõned juhtivad kõrgsageduslike PCB-de alusmaterjalid on järgmised:
• FR-4: ökonoomne ja laialdaselt kasutatav epoksüvaigust klaaskiudkomposiit, FR-4 tagab hea mehaanilise jatermiline stabiilsus.Kuid selledielektriline konstant(Dk) jahajumistegur(Df) ei pruugi olla kõrgsageduslike rakenduste jaoks optimaalne.
• Rogersi materjalid: Rogers on tuntud oma suure jõudlusega dielektriliste materjalide, nagu RT/Duroid, poolest. Nendel materjalidel on silmapaistvad dielektrilise konstandi (Dk) ja hajumisteguri (Df) väärtused, mistõttu need sobivad hästi kõrgsageduslike PCB-rakenduste jaoks.
• Takoonilised materjalid: Taconic pakub mitmesuguseid suure jõudlusega dielektrilisi materjale, nagu PEEK (polüeeterketoon) ja polüimiid, mis pakuvad suurepärast termilist stabiilsust ja madalaid Df väärtusi, mistõttu sobivad need hästi kõrgsageduslike ahelate jaoks.

• Juhtivad materjalid: Juhtivate materjalide valik on kõrgsageduslike PCB projekteerimisel ülioluline, kuna need määravad vooluahela juhtivuse, takistuse ja signaali terviklikkuse. Mõned kõrgsageduslikes PCB-des tavaliselt kasutatavad juhtivad materjalid on järgmised:
• Vask: vask on enim kasutatav juhtiv materjal tänu oma erakordsele juhtivusele jatasuvus. Kuid selle takistus suureneb sagedusega, nii et kõrgsagedusrakendustes võib kasutada õhemaid vasekihte.
• Kuld: Kuld on tunnustatud silmapaistva juhtivuse ja madala takistuse poolest, mistõttu sobib see hästi kõrgsageduslike PCBde jaoks. See annab ka headkorrosioonikindlusja vastupidavus. Kuld on aga kallim kui vask, mis piirab selle kasutamist kulutundlikud rakendused.
• Alumiinium: alumiinium on kõrgsageduslike PCBde jaoks vähem levinud valik, kuid seda saab kasutada konkreetsetes rakendustes, kus kaal ja hind on esmatähtsad. Selle juhtivus on madalam kui vasel ja kullal, mis võib projekteerimisel vajada täiendavaid kaalutlusi.
• Dielektrilised materjalid: Dielektrilised materjalid on olulised PCB juhtivate jälgede isoleerimiseks ja on trükkplaadi elektriliste omaduste määramisel otsustava tähtsusega. Mõned kõrgsageduslike PCB-des kasutatavad parimad dielektrilised materjalid on järgmised:
• Õhk: õhk on kõige levinum dielektriline materjal ja tagab suurepärast elektrilist jõudlust kõrgetel sagedustel. Selle termiline stabiilsus on aga piiratud ja see ei pruugi sobida kõrgel temperatuuril kasutamiseks.
• Polüimiid: polüimiid on asuure jõudlusega dielektriline materjaltuntud oma erakordse termilise stabiilsuse ja madalate Df väärtuste poolest. Seda kasutatakse sageli kõrgsageduslikes PCB-des, mis peavad taluma kõrgeid temperatuure.
• Epoksiid: Epoksüpõhised dielektrilised materjalid pakuvad head mehaanilist ja termilist stabiilsust. Neid kasutatakse tavaliselt FR-4 alusmaterjalides ja need tagavad hea elektrilise jõudluse kuni teatud sageduseni.

Materjalide valik kõrgsageduslike PCB projekteerimiseks ja kokkupanekuks on optimaalse jõudluse saavutamiseks ülioluline. Alusmaterjal, juhtivad materjalid ja dielektrilised materjalid mängivad olulist rolli PCB elektriliste omaduste, signaali terviklikkuse ja töökindluse määramisel. Optimaalse jõudluse ja funktsionaalsuse tagamiseks peavad disainerid need materjalid hoolikalt valima konkreetsete rakendusnõuete alusel. Kuna tehnoloogia areneb edasi, ilmuvad jätkuvalt uued materjalid ja olemasolevate materjalide täiustused, mis suurendavad veelgi kõrgsageduslike PCBde võimeid.