การออกแบบและการประกอบ PCB ความถี่สูง: วัสดุหลัก

แผงวงจรพิมพ์ความถี่สูง (PCB) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการใช้งานหลายประเภท รวมถึงโทรคมนาคม ระบบเรดาร์ การสื่อสารไร้สาย และการประมวลผลข้อมูลความเร็วสูง ประสิทธิภาพของ PCB เหล่านี้ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากวัสดุที่เลือกสำหรับการออกแบบและการประกอบ บทความนี้จะสำรวจวัสดุหลักที่ใช้ การออกแบบและประกอบ PCB ความถี่สูงโดยเน้นคุณลักษณะและข้อดีของตน

• วัสดุฐาน : วัสดุฐานเป็นรากฐานของ PCB ความถี่สูงและมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ PCB วัสดุพื้นฐานชั้นนำบางส่วนที่ใช้ใน PCB ความถี่สูง ได้แก่:
• FR-4: เป็นคอมโพสิตไฟเบอร์กลาสอีพอกซีเรซินที่ประหยัดและใช้กันอย่างแพร่หลาย FR-4 ให้กลไกที่ดีและเสถียรภาพทางความร้อน.อย่างไรก็ตามค่าคงที่ไดอิเล็กทริก(ดค) และปัจจัยการกระจาย(Df) อาจไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานความถี่สูง
• วัสดุโรเจอร์ส : Rogers มีชื่อเสียงในด้านวัสดุอิเล็กทริกประสิทธิภาพสูง เช่น RT/Duroid วัสดุเหล่านี้มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Dk) และค่าแฟกเตอร์การกระจาย (Df) ที่โดดเด่น ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน PCB ความถี่สูง
• วัสดุทาโคนิค: Taconic มีวัสดุอิเล็กทริกประสิทธิภาพสูงหลากหลายชนิด เช่น PEEK (Polyether Ether Ketone) และโพลิอิไมด์ ซึ่งให้ความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและค่า Df ต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับวงจรความถี่สูง

• วัสดุนำไฟฟ้า : การเลือกใช้วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบ PCB ความถี่สูง เนื่องจากวัสดุเหล่านี้เป็นตัวกำหนดค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทาน และความสมบูรณ์ของสัญญาณของวงจร วัสดุนำไฟฟ้าบางชนิดที่ใช้กันทั่วไปใน PCB ความถี่สูง ได้แก่:
• ทองแดง: ทองแดงเป็นวัสดุนำไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและลดค่าใช้จ่าย - อย่างไรก็ตาม ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ ดังนั้นชั้นทองแดงที่บางลงจึงอาจนำไปใช้ในการใช้งานที่มีความถี่สูงได้
• ทองคำ: ทองคำได้รับการยอมรับในด้านการนำไฟฟ้าที่โดดเด่นและความต้านทานต่ำ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ PCB ความถี่สูง อีกทั้งยังให้สิ่งดีๆความต้านทานการกัดกร่อน และความทนทาน อย่างไรก็ตาม ทองคำมีราคาแพงกว่าทองแดง ซึ่งจำกัดการใช้ การใช้งานที่คำนึงถึงต้นทุน-
• อะลูมิเนียม: อะลูมิเนียมเป็นตัวเลือกที่ใช้กันทั่วไปน้อยกว่าสำหรับ PCB ความถี่สูง แต่สามารถใช้ได้ในการใช้งานเฉพาะที่คำนึงถึงน้ำหนักและต้นทุนเป็นหลัก ค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าทองแดงและทอง ซึ่งอาจจำเป็นต้องพิจารณาเพิ่มเติมในการออกแบบ
• วัสดุอิเล็กทริก : วัสดุอิเล็กทริกจำเป็นสำหรับฉนวนเส้นนำไฟฟ้าบน PCB และเป็นส่วนสำคัญในการพิจารณาคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ PCB วัสดุอิเล็กทริกชั้นนำบางส่วนที่ใช้ใน PCB ความถี่สูง ได้แก่:
• อากาศ: อากาศเป็นวัสดุอิเล็กทริกที่แพร่หลายมากที่สุดและให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมที่ความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เสถียรภาพทางความร้อนมีจำกัด และอาจไม่เหมาะกับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
• Polyimide: Polyimide คือวัสดุอิเล็กทริกประสิทธิภาพสูง มีชื่อเสียงในด้านความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมและค่า Df ต่ำ มักใช้ใน PCB ความถี่สูงที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูง
• อีพ็อกซี่: วัสดุอิเล็กทริกที่ใช้อีพ็อกซี่มีเสถียรภาพทางกลและทางความร้อนที่ดี โดยทั่วไปจะใช้ในวัสดุฐาน FR-4 และให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีจนถึงความถี่ที่กำหนด

การเลือกใช้วัสดุสำหรับการออกแบบและการประกอบ PCB ความถี่สูงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุประสิทธิภาพสูงสุด วัสดุฐาน วัสดุนำไฟฟ้า และวัสดุไดอิเล็กทริก ล้วนมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และความน่าเชื่อถือของ PCB นักออกแบบจะต้องเลือกวัสดุเหล่านี้อย่างพิถีพิถันตามความต้องการใช้งานเฉพาะเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงานที่เหมาะสมที่สุด ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง วัสดุใหม่ๆ และการปรับปรุงวัสดุที่มีอยู่จะยังคงเกิดขึ้นต่อไป ซึ่งเป็นการเพิ่มขีดความสามารถของ PCB ความถี่สูง