Papan sirkuit frekuensi tinggitelah menjadi komponen dasar inti di berbagai bidang seperti komunikasi, radar, dan satelit. Kinerjanya secara langsung menentukan stabilitas, tingkat kehilangan, dan keandalan transmisi sinyal secara keseluruhan.
1, Karakteristik teknis dan skenario aplikasi-papan sirkuit frekuensi tinggi
Papan sirkuit frekuensi tinggi terutama digunakan untuk mengirimkan sinyal dengan frekuensi melebihi 1GHz, biasanya ditemukan di stasiun pangkalan 5G, komunikasi satelit, sistem radar, peralatan elektronik luar angkasa, dan skenario lainnya. Dibandingkan dengan papan sirkuit biasa, hambatan teknisnya terutama tercermin dalam tiga indikator inti:
Konstanta dielektrik rendah dan faktor kerugian rendah
Dalam transmisi sinyal-frekuensi tinggi, konstanta dielektrik bahan dielektrik secara langsung memengaruhi kecepatan sinyal, sedangkan faktor kerugian menentukan derajat pelemahan energi. Misalnya, dalam komunikasi gelombang milimeter 5G, jika frekuensi sinyal melebihi 28GHz dan nilai Dk bahan papan sirkuit berfluktuasi sebesar 0,1, kesalahan penundaan sinyal akan meluas ke tingkat nanodetik, yang dapat menyebabkan kegagalan tautan komunikasi. Oleh karena itu, papan sirkuit frekuensi tinggi-perlu menggunakan substrat khusus seperti polytetrafluoroethylene dan polimer kristal cair, dengan nilai Dk biasanya dikontrol antara 2,2-3,5 dan Df di bawah 0,001.
Teknologi pemesinan presisi tinggi
Papan sirkuit frekuensi tinggi sering kali mengintegrasikan struktur multi-lapisan (biasanya 6-20 lapisan), dan lebar garis/akurasi jarak garis harus di bawah 50 μm, dengan diameter lubang buta/terkubur sekecil 0,1 mm. Mengambil contoh modul antena radar array bertahap, papan sirkuit perlu menyebarkan ribuan garis mikrostrip di area 10cm², dan mencapai interkoneksi antarlapis melalui pengeboran laser dan proses etsa plasma, dengan toleransi kesalahan kurang dari 1/10 diameter rambut manusia.
stabilitas lingkungan
Di lingkungan ekstrem seperti ruang angkasa, papan sirkuit-frekuensi tinggi harus tahan terhadap guncangan suhu mulai dari -55 derajat hingga+125 derajat , dan resistansi isolasi tidak boleh kurang dari 10G Ω dalam kondisi kelembapan RH 95%. Hal ini mengharuskan perusahaan produksi untuk menguasai proses khusus seperti pengepresan vakum dan pelapisan permukaan (seperti pelapisan emas nikel tanpa listrik) untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan deformasi pada substrat.
2, Tantangan inti-produksi papan sirkuit frekuensi tinggi
Produksi papan sirkuit-frekuensi tinggi merupakan proses intensif teknologi yang melibatkan berbagai bidang interdisipliner seperti ilmu material, teknik elektronik, dan manufaktur presisi. Tantangan utamanya meliputi:
Pemilihan dan pencocokan substrat
Terdapat perbedaan signifikan dalam kebutuhan media untuk skenario frekuensi yang berbeda. Misalnya, perangkat Wi Fi 2,4GHz dapat menggunakan substrat kain kaca epoksi FR-4 (Dk ≈ 4,4), sedangkan radar gelombang milimeter 60GHz harus menggunakan material Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk=2.2) atau Seri TaconicTLY™. Perusahaan produksi perlu membuat database substrat multi kategori dan melakukan eksperimen seperti pengujian konstanta dielektrik dan pencocokan koefisien ekspansi termal untuk memastikan kompatibilitas antara material dan skema desain.
Desain integritas sinyal
Sinyal frekuensi tinggi rentan terhadap faktor-faktor seperti efek kulit dan kopling elektromagnetik, yang menyebabkan distorsi sinyal. Perusahaan produksi perlu berkolaborasi dengan pelanggan untuk mengoptimalkan struktur bertumpuk, seperti menggunakan desain kapasitor/induktor tertanam, kabel sinyal diferensial, dan teknologi lainnya. Pada saat yang sama, perangkat lunak simulasi harus digunakan untuk memprediksi kerugian dan mengendalikan return loss di bawah -20dB dan insertion loss di bawah 0,5dB/in.
Kontrol konsistensi proses
Dengan mengambil contoh proses pengendapan tembaga kimia, keseragaman ketebalan tembaga pada dinding lubang papan sirkuit-frekuensi tinggi perlu dikontrol dalam ± 5%. Jika ketebalan lokal tidak mencukupi, hal ini dapat menyebabkan pantulan sinyal. Lini produksi perlu dilengkapi dengan peralatan AOI online dan pengukur ketebalan sinar X-untuk memantau perubahan bukaan dan ketebalan lapisan secara real-time, sehingga memastikan hasil produk batch yang stabil.