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蜜柚app安卓pcb工程師的射頻pcb設計

time : 2019-06-03 10:12       作者:蜜柚app二维码pcb

  微波是電磁波按頻譜劃分的定義,是指波長從1m至0.1mm範圍內的電磁波, 其相應的頻率從0.3GHz至3000GHz。這段電磁頻譜包括分米波(頻率從0.3GHz至3GHz)\厘米波(頻率從3GHz至30GHz)\毫米波(頻率從30GHz至300GHz)和亞毫米波(頻率從300GHz至3000GHz,有些文獻中微波定義不含此段)四個波段(含上限,不含下限)。具有似光性、似聲性、穿透性、 非電離性、信息性五大特點。
射頻是電磁波按應用劃分的定義,專指具有一定波長可用於無線電通信的電磁波。頻率範圍定義比較混亂,資料中有30MHz至3GHz, 也有300MHz至40GHz,與微波有重疊;另有一種按頻譜劃分的定義, 是指波長從1兆m至1m範圍內的電磁波, 其相應的頻率從30Hz至300MHz;射頻(RF)與微波的頻率界限比較模糊,並且隨著器件技術和設計方法的進步還有所變化。
考慮PCB設計的特殊性,主要考慮PCB上傳輸線的電路模型。由於傳輸線采用集總參數電路模型和分布參數電路模型的分界線可認為是l/λ≥0.05.(其中,l是幾何長度; λ是工作波長).在本規範中定義射頻鏈路指傳輸線結構采用分布參數模型的模擬信號電路。PCB線長很少超過50cm,故最低考慮30MHz頻率的模擬信號即可;由於超過3G通常認為是純微波,可以考慮倒此為止;考慮生產工藝元件間距可達0.5mm,最高頻率也可考慮定在30GHz,感覺意義不大。
綜上所述,可以考慮射頻PCB可以定義為具有頻率在30MHz至6GHz範圍模擬信號的PCB, 但具體采用集總還是分布參數模型可根據公式確定。
由於基片的介電常數比較高,電磁波的傳播速度比較慢,因此,比在空氣中傳播的波長要短,根據微波原理,微帶線對介質基片的要求:介質損耗小,在所需頻率和溫度範圍內, 介電常數應恒定不變,熱傳導率和表麵光潔度要高,和導體要有良好的沾附性等。對構成導體條帶的金屬材料要求:導電率高電阻溫度係數小,對基片要有良好的沾附性,易於焊接等。
射頻電路 PCB 上的印製線除了一般的原則–考慮電流大小外,還必須考慮印製線的特性阻抗,嚴格進行阻抗匹配,在 PCB 製作時必須考慮印製線的阻抗控製。印製線的特性阻抗與 PCB 的材料特性及物理參數相關,所以 PCB 設計工程師必須清楚 PCB 板材的性能。
射頻印製電路板 PCB 厚度通常采用 0.2mm 的整數倍,如 0.8mm, 1.0mm, 1.6mm 等,有時也用英寸表示印製電路板板材厚度。具體厚度應該按照阻抗控製計算出的結果為準。
pcb設計
焊盤表麵處理
一般有以下幾種:
1)一般采用噴錫鉛合金 HASL 工藝,錫層表麵應該平整無露銅。隻要確保 6 個月內可焊性良好就 可以。為獲得更好的趨膚效應,可對射頻板選擇化學鍍金工藝或 OSP 工藝。同時有助於減少環境 汙染。
2)如果 PCB 上有細間距器件(如 0.5mm 間距的 BGA),或板厚≤0.8mm,可以考慮化學(無電) 鎳金( Ep.Ni2.Au0.05)。還有一種有機塗覆工藝 (Organic Solderability Preservative 簡稱 OSP),由於還存在可焊期短、發粘和不耐焊等問題,暫時不宜選用。
3)對板上有裸芯片(需要熱壓焊或超聲焊,俗稱 Bonding)或有按鍵(如手機板)的板,就一 定要采用化學鍍鎳、金工藝(Et.Ni5.Au0.1)。有的廠家也采用整板鍍金工藝(Ep.Ni5.Au0.05) 處理。前者表麵更平整,鍍層厚度更均勻、更耐焊,而後者便宜、亮度好。
從成本上講,化學鍍鎳、金工藝(Et.Ni5.Au0.1)比噴錫貴,而整板鍍金工藝則比噴錫便宜
4)對印製插頭,一般鍍硬金,即純度為 99.5%-99.7%含鎳、鈷的金合金。一般厚度為 0.5~0.7μ m,標注為:Ep.Ni5.Au0.5
鍍層厚度根據插拔次數確定,一般 0.5μm 厚度可經受 500 次插拔, 1μm 厚度可經受 1000 次插拔。
射頻電路板加工製造中需嚴格控製特性阻抗之精度,而介電常數值的精度與基板材料 (半固化片)的樹脂含量的均勻程度密切相關。半固化片樹脂含量的技術指標,是各個基板 材料生產廠根據 PCB 廠實際成型加工工藝的不同及生產水平的能力而製定的。由於樹脂量的 不同,使得在半固化片的熔融粘度上有所差異及在層壓工藝上也就存在著不同。這些會帶來 PCB 在絕緣層厚度及其精度上有所差別。不同廠家、不同樹脂量指標的半固化片材料所生產 的多層板,在它的介電特性,特別是介電常數值上,表現出其高低及精度的不同。 故提高 PCB 的特性高精度控製,基板材料生產廠在生產半固化片的樹脂量的指標控製方麵,必須要 與 PCB 廠家達到很好的配合。詳見附錄 C。
由於射頻元器件封裝比較特殊,在選擇新封裝的射頻元器件或兼容器件時,開發人員 必須在前期與工藝人員充分溝通,確保元器件可製造性。
射頻元器件應特別注意器件焊接端的鍍層厚度和材質,以避免生產過程中出現空焊和 冷焊(特別是焊端鍍銀的陶瓷器件)。
電路板生產
射頻元器件的平整度應低於 0.005”,特別是陶瓷模組塊,如 VCO,功放和濾波器等。
射頻無源器件的電性能的公差值應特別注意,已有試驗表明,如器件公差值超過 5% 以上,電路中的分布值呈現多樣化。故前期選擇時需引起重視,以便得到良好的電性能優化。
射頻連接器的要求:推薦連接器與 PCB 中心接觸腳和數字信號端腳表麵鍍層厚度為 30-50μinch 的金,內層厚度為 50-150μinch 的 Ni;SMT 連接器與 PCB 焊盤接觸部分需控 製公差在 +0,-0.002”尺寸範圍內。
盡可能將數字電路遠離模擬電路;確保射頻走線下層的地是實心的大麵積地,並盡可 能將射頻線走在表層上。
數字、模擬信號線不跨區域布線,如果射頻走線必須要穿過信號線,優選:在它們之 間沿著射頻走線布一層與主地相連的地;次選,保證射頻線與信號線十字交叉,可將容性耦 合減到最小,同時盡可能在每根射頻走線周圍多布一些地,並連到主地。一般,射頻印製線 不宜並行布線且不宜過長,如果確實需要並行布線,應在 2 條線之間加一條地線(地線打過 孔,確保良好接地)。射頻差分線,走平行線,2 條平行線外側加地線(地線打過孔,確保 良好接地),印製線的特性阻抗按器件的要求設計。