PCB de RF e de Micro-Ondas

O Que é PCB de RF e PCB de Micro-Ondas?

PCB de RF e PCB de micro-ondas são um tipo de placa de circuito impresso que transporta o sinal de RF ou micro-ondas. Portanto, esses tipos de PCBs geralmente funcionam em faixas de frequência de megahertz a gigahertz. Por isso, usamos essas faixas de frequência em tecnologias de comunicação, desde telefones celulares até radares militares.

Os materiais usados são compostos avançados com características muito específicas de constante dielétrica (Er), tangente de perda e CTE (coeficiente de expansão térmica). Esses materiais podem ser misturados no mesmo Stack-Up para otimizar o desempenho e a economia.

As vantagens do uso de materiais com baixo CTE X, Y e Z é uma estrutura de PCB resultante que permanecerá extremamente estável em ambientes de alta temperatura enquanto opera a até 40 GHz em aplicações analógicas, permitindo a colocação eficaz de componentes de passo muito fino, incluindo, em alguns casos, a conexão de matriz nua.

RF é radiofrequência, um sinal com uma frequência muito alta. A escolha do substrato da placa de circuito depende dos requisitos dos indicadores de desempenho da placa de circuito. Pode ser fibra de vidro epóxi FR4 comum ou um substrato especial para micro-ondas, como Teflon, Arlon e materiais Rogers.

À medida que a complexidade dos componentes eletrônicos aumenta, uma coisa que se torna imperativa são as taxas de sinal e a alta frequência de transmissão. Não é de surpreender, portanto, que a demanda por PCBs de alta frequência esteja em alta. Elas são usadas em uma variedade de aplicações de design de alta velocidade que exigem uma faixa de frequência de 500 MHz a 2 GHz.

O FR-4, baseado em resina epóxi e reforço de vidro, é o material laminado mais popular para o setor de placas de circuito impresso há muito tempo. A constante dielétrica do FR-4 varia de 3,8 a 4,8, dependendo do estilo da trama de vidro, da espessura, do conteúdo de resina e da rugosidade da folha de cobre. No entanto, o setor de PCBs também usa outros materiais para diferentes aplicações. Em produtos de RF/microondas, a baixa perda e o material de constante dielétrica controlada especial, como o PTFE (Teflon), foram amplamente utilizados. Esse material foi desenvolvido há muito tempo. Em parte devido ao baixo volume de produção, ele era bastante caro no passado. Quando a tecnologia sem fio se tornou popular em produtos de consumo, anos atrás, a demanda por material de baixa perda aumentou. Mas o custo do material ainda é alto. Mesmo que alguns novos materiais desenvolvidos estivessem tentando se envolver, parece que nenhum deles pode reduzir drasticamente o custo do material. Como reduzir o custo da placa de circuito impresso de RF tornou-se um problema essencial para o projetista. Uma das soluções é o design dielétrico misto.

Como o material de baixa perda não é necessário para todos os sistemas sem fio, ele foi projetado principalmente, pelo que sei, para os circuitos da antena ao amplificador de potência. Para reduzir o custo da placa de circuito impresso, o projetista usou várias placas de circuito impresso e somente a extremidade frontal do subsistema do receptor precisa de material de baixa perda de alto custo. No entanto, o custo ainda é alto devido às várias PCBs e ao conector entre elas. Além disso, a PCB de teflon é macia e, comparativamente, é difícil de montar devido ao empenamento.

Padrão de PCB de RF：

1. O PCB de RF de baixa potência usa principalmente o material FR4 padrão (boas propriedades de isolamento, material uniforme, constante dielétrica ε = 4, 10%).

2. No projeto da placa de circuito impresso de RF, cada componente deve ser organizado de perto para garantir a conexão mais curta.

3. Para uma placa de circuito impresso de sinal misto, as partes analógicas e de RF devem ficar distantes da parte digital (a distância geralmente é de mais de 2 cm, pelo menos 1 cm), e o aterramento da parte digital deve ser separado da parte de RF.

4. Ao selecionar componentes para trabalhar em um ambiente de alta frequência, use SMD (Surface Mounted Devices, dispositivos montados em superfície) o máximo possível. Os SMD são pequenos e os pinos dos componentes geralmente são muito curtos.

Este artigo fornece diretrizes e sugestões para o projeto e o layout de placas de circuito impresso (PCB) de radiofrequência (RF), incluindo algumas discussões sobre aplicações de sinais mistos, como componentes digitais, analógicos e de RF na mesma PCB. O conteúdo é organizado por áreas temáticas e fornece diretrizes de "práticas recomendadas", que devem ser aplicadas em conjunto com todas as outras diretrizes de projeto e fabricação. Essas diretrizes também podem se aplicar a componentes, fabricantes de PCBs e materiais específicos.

Características da Placa de Circuito Impresso de Alta Frequência

1. Os requisitos de controle de impedância são mais rigorosos, o controle da largura relativa da linha é muito rigoroso e a tolerância geral é de cerca de 2%.

2. Devido à placa especial, a adesão do PTH ao cobre não é alta. Normalmente, é necessário desbastar a via e a superfície por meio de equipamentos de processamento de plasma para aumentar a adesão do cobre do orifício do PTH e da tinta resistente à solda.

3. Não pode ser usado antes da soldagem por resistência, caso contrário, a adesão será muito ruim, só pode ser desbastado com água de micro-corrosão.

4. A maioria das placas é feita de PTFE. Há muitas rebarbas formadas por fresas comuns, e são necessárias fresas especiais.

5. A PCB de alta frequência é uma placa de circuito especial com alta frequência eletromagnética. Em geral, a alta frequência pode ser definida como uma frequência acima de 1 GHz.

6. Suas propriedades físicas, precisão e parâmetros técnicos são muito altos, e ela é frequentemente usada em sistemas anticolisão automotivos, sistemas de satélite, sistemas de rádio e outros campos.

7. Em termos gerais, o setor de PCBs considera uma placa de circuito de RF como qualquer PCB de alta frequência que opere acima de 100 MHz. Na classe de radiofrequência, qualquer coisa acima de 2 GHz é uma PCB de micro-ondas.

Benefícios da PCB de RF e PCB de Micro-Ondas

1. A placa de circuito impresso de RF e a placa de circuito impresso de micro-ondas podem trabalhar em altas frequências.

2. Elas têm uma estrutura estável. Portanto, isso permite que trabalhem em altas temperaturas.

3. Elas têm uma constante dielétrica estável e uma baixa tangente de perda. Portanto, o sinal passa por eles com impedância mínima.

4. É possível formar uma placa multicamada empilhada. Assim, podemos fazer placas menores. Portanto, elas oferecem desempenho ideal e são econômicas.

5. Elas permitem a fabricação de layouts complexos. Portanto, é mais fácil montar componentes de passo fino na placa.

PCB de Micro-ondas e PCB de Alta Frequência - Problemas e Soluções Comuns

As placas de circuito de RF e as PCBs de micro-ondas são especialmente difíceis de projetar em comparação com os layouts tradicionais de PCB. Isso se deve aos problemas que podem surgir na recepção ou transmissão dos sinais de rádio. Alguns dos principais problemas são a sensibilidade ao ruído e as tolerâncias de impedância mais rígidas

Em comparação com as placas de circuito tradicionais, os sinais de rádio e micro-ondas são muito sensíveis ao ruído e também exigem tolerâncias de impedância muito mais rígidas. A melhor solução para esses problemas é utilizar planos de aterramento e usar um raio de curvatura generoso em traços com impedância controlada. Essas soluções permitirão que a placa de circuito impresso de RF/microondas obtenha o melhor desempenho.

A fabricação de circuitos Hitech com dielétrico misto tem sido bastante comum para muitos fabricantes de PCBs. A dificuldade na fabricação é obter um parâmetro de produção ideal para dois ou mais materiais diferentes. Como a maior parte do projeto não é equilibrada na construção, o problema de empenamento precisa ser cuidadosamente gerenciado. Ele está relacionado à escolha e ao design do material, bem como ao processo de laminação. Às vezes, usar o material exótico na camada inferior para equilibrar o design pode ser uma solução. Mas, geralmente, isso não é necessário e só traz muitos custos.

In order to meet increasing demands of Microwave PCB & RF PCB for our customers all around the world, we have increased investment and intensity of research & development on Microwave high frequency PCB over the last few years. We're now experienced in professional production of various high-frequency circuit boards from quick turn prototypes to production run. For most of RF PCB materials, such as: Ceramic PCB, Teflon PCB, Rogers PCB, Taconic PCB, Arlon PCB, we have sufficient inventory to ensure fast delivery.

Para atender ao desempenho elétrico, a multicamada dielétrica mista é projetada com via cega/enterrada com bastante frequência. Em alguns casos, ela pode se unir ao metal e ser usada na aplicação de amplificadores de potência.

A aplicação dos circuitos Hitech dielétricos mistos não é apenas para produtos de alta frequência. Para projetos digitais de alta velocidade, ele também pode ajudar. Por exemplo, se houver algumas linhas de transmissão críticas que precisem passar por longas distâncias na PCB e o Df (fator de dissipação) do material FR-4 for muito alto e causar problemas de integração de sinal, o uso de algum material de baixa perda em parte da camada interna pode ser de grande ajuda. Isso pode economizar algum custo em vez de usar material de PCB de baixa perda em todas as camadas.

Aplicação de PCB de RF e PCB de Micro-Ondas

O RF PCB e o PCB de micro-ondas e o PCB de alta frequência usam materiais de excelente propriedade dielétrica para seu corpo principal com outros materiais dielétricos e substratos metálicos combinados para completar o processamento multicamada correspondente ou o processamento e a fabricação de filmes espessos e para alcançar as funções de transmissão de excelente condutividade térmica alta, baixa constante dielétrica, alta frequência e alta velocidade.

Os PCBs de RF são amplamente utilizados em transmissão de micro-ondas, telefonia automotiva, antena de radar, redes sem fio, radar automotivo, comunicações sem fio e comunicações de micro-ondas por satélite, em particular a popularidade das redes 5G exacerbam a demanda do mercado pelo produto no PCB de RF.

A fim de atender às crescentes demandas de PCB de micro-ondas e PCB de RF para nossos clientes em todo o mundo, aumentamos o investimento e a intensidade de pesquisa e desenvolvimento em PCB de micro-ondas de alta frequência nos últimos anos. Atualmente, temos experiência na produção profissional de várias placas de circuito de alta frequência, desde protótipos de giro rápido até a produção. Para a maioria dos materiais de PCB de RF, tais como: PCB de cerâmica, PCB de teflon, PCB de Rogers, PCB de Taconic, PCB de Arlon, temos estoque suficiente para garantir uma entrega rápida.

Encontrar a PCB de micro-ondas de RF perfeita para o seu projeto pode ser estressante, especialmente quando se trata de escolher o material adequado para a PCB. Para um desenvolvedor de projeto, é de grande interesse que sua PCB seja de material de alta qualidade com funcionamento adequado e que seja entregue a tempo.

Os parâmetros como níveis de energia de micro-ondas de RF, frequência de operação, faixa de temperatura de operação, requisitos de corrente e tensão são de grande importância na escolha do material perfeito para a placa de circuito impresso.

Ao iniciar a fabricação de sua placa de circuito impresso, certifique-se de ter escolhido as especificações corretas para a placa. As frequências clássicas de microondas de RF de alta frequência eram PCBs de camada única construídas sobre o dielétrico. No entanto, com a evolução dos projetos de PCB de micro-ondas de RF, muitas tecnologias surgiram nas últimas décadas.

Por Que Você Precisa Se Concentrar na Escolha do Fabricante Certo?

Encomendar a fabricação de PCBs em uma instalação equipada com alta tecnologia pode ser mais vantajoso do que fabricá-las em uma instalação de baixo custo com o uso de material de baixa qualidade.

As PCBs de RF são altamente sensíveis a fatores como ruído, impedância, eletromagnetismo e ESds. Os fabricantes de PCBs de alta qualidade se concentram na eliminação de todos os fatores que afetam a fabricação. Não se espera que uma PCB de micro-ondas de RF de baixa qualidade se sustente por muito tempo, e é por isso que a escolha de um fabricante de PCB de RF perfeito pode alterar a experiência do seu produto.

Atualmente, a maioria das modernas instalações de fabricação de PCBs de RF usa programas de simulação de software de engenharia assistida por computador para a fabricação de PCBs. A melhor vantagem da fabricação de placas de circuito impresso de micro-ondas de RF com base em CAD é que ela tem modelos de simulação de várias marcas e modelos de placas de circuito impresso com especificações adequadas do produto.

Esses parâmetros são essenciais para a produção de uma PCB de micro-ondas de RF padronizada e garantem a confiabilidade. Além disso, as máquinas também suportam o funcionamento manual, permitindo que o operador realize operações manuais.

Portanto, é evidente que a fabricação de PCBs de micro-ondas de RF não é tão simples quanto parece.

Desde que a HITECH CIRCUITS se dedicou ao desenvolvimento de produtos de PCB e com uma experiência diversificada de assistência a desenvolvedores de projetos de várias áreas, a Hitechpcba desenvolveu um relacionamento duradouro com seus clientes satisfeitos.

Uma das principais razões pelas quais você deve considerar a HITECH CIRCUITS é seu suporte técnico sempre disponível a apenas alguns cliques de distância. A equipe técnica da Hitechpcb está sempre disponível para suporte técnico. Se estiver procurando uma empresa de fabricação que o ajude durante todo o processo de fabricação de PCBs de RF e que compartilhe ideias e estratégias para o desenvolvimento de seu produto, considere a Hitechpcb.