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RF Design de PCB

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RF PCB design (design de placa de circuito impresso de radiofrequência, design de placa de circuito impresso de RF) é uma das aplicações mais interessantes para designers de eletrônicos hoje, quaisquer smartphones, sensores, robótica e sistemas de segurança estão em demanda de placas complicadas e de alta frequência, o que exigirá Projeto RF PCB. A maior complexidade dos circuitos também traz maiores dores de cabeça para os projetistas de RF PCB, a equipe de projeto Venture RF PCB está aqui para ajudar!

RF PCB (também chamado de placa de circuito impresso de radiofrequência ou placa de circuito impresso de radiofrequência) e PCB de micro-ondas, é projetado para operar sinais de alta frequência com pequeno comprimento de onda, certamente relacionado à radiofrequência. como constante dielétrica (Er), tangente de perda e CTE (coeficiente de expansão térmica), esses laminados possuem compósitos mais avançados em comparação ao material FR-4 normal.

O padrão IEEE designado RF (frequência de rádio) é de 20KHz a 300GHz, e Frequências ≥ 1 GHz são chamadas de microondas (1MHz = 1000KHz, 1GHz = 1000MHz), Isso está aproximadamente entre o limite superior - frequências de áudio e o limite inferior - frequências infravermelhas.

Na indústria de PCB, no entanto, qualquer projeto de PCB de alta frequência que opere acima de 100 MHz é considerado um projeto de PCB de RF, e qualquer PCB que opere acima de 2 GHz, chamamos de PCB de microondas.

Venture RF PCB equipe de projeto pode projetar adequadamente seus projetos de RF PCB e micro-ondas PCB com laminados de alta frequência adequados com retornos apertados, nossa equipe de projeto RF PCB fornecerá informações detalhadas de opções de materiais e considerações DFM, e também produzirá com controles de alta qualidade para garantir o desempenho do ciclo de vida de seus produtos. Usamos vias para mudanças de camada de linha de transmissão, adicionando corretamente curvas de linha e compensação de canto, e rota em viés e camadas de solo

Seu principal fornecedor de design de PCB RF na China

Venture é o lugar perfeito para o seu requisito de design de PCB de RF; temos a confiança de milhares de engenheiros eletrônicos em todo o mundo através de nossa política de 100% de garantia de qualidade.

Materiais gerais que conhecemos que se encaixam em seus projetos de PCB de RF ainda são de empresas importantes, como Rogers?Arlon?GIL Taconic?Metclad?Isola?Polyclad,Asaki?Hitach?ehemical?Chukok..etc, mas também existem empresas locais da China Entrando no mercado, como Shengyi, taxing, wangling.. etc, podemos oferecer a você a escolha, sabemos que diferentes aplicações podem ter diferentes demandas e orçamentos, a equipe de design Venture RF PCB está feliz em ajudá-lo a escolher o material adequado para o seu aplicação e atender ao seu orçamento, para mais detalhes, sinta-se à vontade para entrar em contato com nossas vendas.

Materiais populares para PCB de RF e PCB de microondas
RogersRO4003C, RO4350B, RO4360, RO4533, RO4535, RO4730, RO4232, RO4233, RO3003, RO3006, RO3010, RO3035, R03203, RO3206, RO3210, RO3730, RO5780, RO5880, RO6002, RO3202, RO6006, ROXNUMX, ROXNUMX.
TaconicTLY-5A, TLY-5, TLY-3, HT1.5, TLX-0, TLX-9, TLX-8, TLX-7, TLX-6, TLC-27, TLE-95, TLC-30, TPG- 30, TLG-30, RF-30, TSM-30, TLC-32, TPG32, TLG-32, TLG-34, TPG-35, TLG-35, GF-35, RF-35, RF-35A, RF- 35P, RF-41, RF-43, RF-45, RF-60A, CER-10
ArlonAD255 C03099, AD255 C06099, AD255 C04099, AD300 C03099, AD300 C04099, AD300 C06009, TC600, AD250 C02055C, TC350, MCG300CG, DCL220, CUCLAD 217LX, CUCLAD 250GX, ARL 55GX,
Wangling, TaixingF4BK225, F4BK265, F4BK300, F4BK350, F4BM220, F4BM255, F4BM265, F4BM300, F4BM350

Através de nossos serviços de resposta rápida de 2 horas de nossa equipe de vendas e suporte técnico 24 horas por dia, 7 dias por semana, e excelente serviço pós-venda, seremos seu melhor parceiro de design de PCB RF na China. Na Venture, podemos responder a quaisquer perguntas de design de PCB RF que você possa ter, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco a qualquer momento.


RF PCB Design - O guia definitivo

rf-pcb-design

Para um processo de fabricação bem-sucedido de PCB de radiofrequência (RF), você deve adotar procedimentos rigorosos de projeto, fabricação e montagem.

É a única maneira de evitar possíveis interferências, manter a integridade do sinal, evitar possíveis falhas de componentes e muito mais.

O guia de hoje captura todos os aspectos básicos e avançados do projeto e fabricação de PCB de RF.

Vamos começar.

Noções básicas de design de PCB RF

RF PCB

RF PCB

O que é placa de circuito impresso de radiofrequência?

Geralmente podemos definir RF PCB como placas de circuito impresso projetadas para operar em frequências médias a extremamente altas.

Qualquer placa de circuito impresso de alta frequência que opere acima de 100MHz, portanto, se enquadra na categoria de frequência de rádio PCBs.

No entanto, quando se fala de PCBs de RF, a faixa de frequência real de referência geralmente é de 300 MHz e acima.

RFs PCBs operando acima de 2GHz são conhecidos como Microwave PCBs.

Projeto de PCB para aplicações de RF

Existem várias aplicações que dependem do projeto de PCB de RF.

Você pode atribuir isso aos recursos exclusivos que os PCBs de RF possuem. Aqui estão algumas dessas aplicações.

eu. Sistemas de segurança

As placas de circuito de radiofrequência são amplamente utilizadas em sistemas e dispositivos de segurança.

sistema de segurança RF

sistema de segurança RF

Esses dispositivos geralmente dependem de PCBs de RF para funcionamento eficaz e resistência a condições térmicas e ambientais flutuantes.

Isso ajuda a garantir que a segurança não seja comprometida, independentemente das condições ambientais ou térmicas.

Dispositivos como scanners de corpo inteiro, scanners de retrodifusão e detectores de metal usam PCBs de RF.

ii. Indústria de Comunicação

As placas de circuito impresso de radiofrequência também são capazes de sustentar a transmissão de alta largura de banda de sistemas de dados. Isso os torna um favorito na indústria de comunicação.

PCBs de RF também são usados ​​na fabricação de controles remotos que auxiliam na comunicação sem fio.

Os satélites de comunicação também são fabricados usando PCBs de RF. Normalmente, eles são usados ​​para transmitir informações em condições térmicas e ambientais hostis.

Com RF PCB, há a garantia de que tais flutuações não afetarão o desempenho.

Outra área comum de aplicação de PCBs RF nesta indústria é na fabricação de smartphones

 iii. Eletrônicos de consumo

Placas de circuito de radiofrequência também são úteis na produção de eletrônicos de consumo. Isso se deve principalmente ao seu desempenho térmico e elétrico.

Novamente, os PCBs de RF tendem a ser comparativamente mais baratos, portanto acessíveis para a maioria dos consumidores.

Dispositivos como smartphones, relógios inteligentes, micro-ondas e rádios são fabricados usando placas de circuito impresso RF.

Micro Ondas

Micro Ondas

XNUMX. Aplicações militares

As aplicações militares são frequentemente expostas a condições climáticas e térmicas flutuantes. Como tal, os PCBs de RF são amplamente utilizados em sua fabricação.

Essa preferência é baseada em sua capacidade de suportar flutuações térmicas e ambientais.

Equipamento de comunicação militar

Equipamento de comunicação militar

Tais aplicações militares incluem satélites, telefones de rádio, scanners de segurança, aviões e veículos militares.

v. Aplicações médicas

Os PCBs de radiofrequência têm sido usados ​​há muito tempo na indústria médica. Normalmente, dispositivos médicos, como máquinas de raio-x e scanners médicos, são fabricados usando PCBs de RF.

O mesmo pode ser dito de implantes médicos, como marca-passos.

Máquina de raio-x

Máquina de raio-x

vi.Indústria Automotiva

Os veículos a motor precisam de um melhor desempenho elétrico. A indústria automotiva também é regulamentada para garantir que esteja em conformidade com os padrões de fabricação estabelecidos.

Os PCBs de RF tornam esses padrões atingíveis.

Montadora de veículos totalmente automáticaMontadora de veículos totalmente automática

vii.Aplicações Industriais

Nas indústrias, geralmente existe o desejo de fabricar produtos eficazes e confiáveis.

Isso significa que as demandas por produtos que podem suportar flutuações térmicas e ambientais são altas.

Os PCBs de RF atendem efetivamente a essas condições.

detector de RF

detector de RF

Em suma, todos esses aparelhos eletrônicos elétricos usam circuitos RF PCB para transmitir sinais.

Benefícios das placas de circuito impresso RF

O fato de o design desses PCBs usar materiais de alta frequência lhes dá várias vantagens para aplicações de MHz e GHz.

É por causa dos seguintes benefícios que os PCBs de RF são ideais para aplicações como radar militar, telecomunicações e sistemas de rede de computadores.

placa de circuito impresso RF

placa de circuito impresso RF

  • Estrutura de PCB estável - possuem uma estrutura de PCB que apresenta excelente estabilidade, mesmo em ambientes de alta temperatura. Eles podem operar em até 40 GHz ao trabalhar com aplicativos analógicos.
  • Tangente de baixa perda - Por causa da tangente de baixa perda e constante dielétrica estável (Er), os sinais de alta frequência podem viajar através do PCB com impedância mínima e em alta velocidade.
  • Menores custos de montagem - Devido à possibilidade de desenvolver um empilhamento de placas multicamadas, os materiais são facilmente combinados em um único empilhamento. Isso leva a PCBs menores e menos dispendiosos que têm desempenho ideal.
  • Nesses PCBs, várias placas podem ser facilmente alinhadas em um layout complexo.
  • A montagem de componentes de passo fino na placa também é fácil

Desafios no projeto de placas de circuito impresso RF

Os problemas a seguir são comuns ao projetar PCBs de RF, exigindo muito trabalho preventivo durante o processo de projeto.

  • Sensibilidade a PCBs de RF de ruído incorrem em toques e reflexões. Você precisará, portanto, tratá-los com o máximo cuidado
  • PCBs de alta frequência de correspondência de impedância são conhecidos por terem tolerância mínima, necessitando assim da necessidade de controlar a impedância. Isso é especialmente necessário para comprimentos de traço maiores.
  • Os sinais de retorno de perda de retorno podem ser um grande problema, especialmente para altas frequências de micro-ondas. É essencial ter um bom projeto para o PCB que considere isso.
  • Isso é para garantir que o sinal de retorno não passe pelos planos de potência ou pelas multicamadas. Se isso acontecer, o controle de impedância é prejudicado
  • Crosstalk-Crostalk é outro problema comum para PCBs de RF. Esse problema geralmente é pior quando a densidade da placa é maior.

Diretrizes de layout de PCB de RF

Projeto de PCB RF

Projeto de PCB RF

Linhas de Transmissão de RF

As linhas de transmissão de impedância são úteis para transferir energia de e para os pinos do IC.

Aqui, veremos os diferentes tipos, incluindo microstrip, stripline suspenso e linhas aterradas.

1.Microtira

As linhas de transmissão de microfita têm roteamento de metal de largura fixa e plano de aterramento ininterrupto que é colocado na próxima camada.

A impedância característica dependerá do tipo e espessura da camada dielétrica. Geralmente varia entre 50O e 75O.

2. Linha de tira suspensa

Este é composto por uma camada interna e um roteamento com largura fixa. Possui aterramento sólido sobre e sob o condutor central, geralmente no meio dos planos de aterramento ou deslocamento.

3. Guia de onda coplanar (aterrado)

Ao projetar RF PCB, um guia de ondas coplanar ajuda a isolar melhor as linhas de RF e outras linhas de sinal.

Possui um condutor central e planos de aterramento de um lado. Além disso, deve ter cercas em ambos os lados.

Impedância característica

Existem diferentes maneiras de calcular e definir com precisão a largura da linha condutora de sinal para o alvo impedância.

Observe apenas que a constante dielétrica para as camadas externas do laminado é geralmente menor devido ao menor teor de vidro.

Você deve, portanto, ser cauteloso ao inserir a constante dielétrica das camadas para obter um equilíbrio ideal.

Cantos e Curvas

Os cantos e curvas das linhas de transmissão nunca devem estar em ângulos retos. Todas as linhas de transmissão curvadas devem ter bordas arredondadas.

Linhas de transmissão curvadas (ângulo reto) afiadas são propensas a perdas maiores.

O raio de curvatura para as bordas arredondadas deve ser pelo menos 3 vezes a largura do condutor central. Isso ajuda a garantir a estabilidade da impedância enquanto a corrente passa pela curva.

Nos casos em que, por qualquer motivo, você não consiga obter uma curva, você pode usar um medidor angulado para reduzir as flutuações de impedância.

Mudanças de Camada para Linhas de Transmissão

Para ajudar a reduzir a carga de indutância, use pelo menos dois orifícios de passagem para cada transição de uma linha de transmissão entre duas camadas.

Use a via de maior diâmetro compatível com a largura da linha de transmissão.

Você também pode usar três vias se você não puder usar as vias de maior diâmetro devido a limitações de espaço.

Isolamento de Linha de Sinal

Mantenha as linhas de transmissão o mais afastadas possível. Nunca encaminhe-os próximos um do outro por longas distâncias, pois isso também pode aumentar o acoplamento.

Certifique-se de que haja um plano de aterramento para manter afastadas quaisquer linhas que se cruzem em camadas separadas. Mantenha as linhas de sinal de alta potência afastadas de todas as outras linhas.

Planos terrestres

Use um plano de aterramento contínuo para a camada 2. Linhas de tiras e linhas de tiras de deslocamento exigirão que você tenha planos de aterramento acima e abaixo do condutor central.

Não use esses planos para redes de sinal ou energia.

Se você tiver que usar planos de aterramento parciais, eles devem estar abaixo dos componentes e linhas de transmissão.

Nunca quebre aviões de terra ou coloque-os sob as linhas de transmissão.

Para evitar caminhos de retorno de aterramento que possam causar o aumento da indutância de aterramento parasita, adicione vias de aterramento suficientes entre as camadas.

Isso também ajudará na prevenção do acoplamento cruzado.

Seleção de Capacitores de Desacoplamento ou Bypass

Qualquer capacitor operando acima da frequência auto-ressonante (SRF) é indutivo.

Eles, portanto, não podem ser eficazes na dissociação. SRF significa que os capacitores têm faixas de capacidade limitadas.

Se você precisar de desacoplamento de banda larga, use muitos capacitores com capacitância mais alta.

Considerações sobre o layout do capacitor de desvio

A indutância parasita no caminho de terra CA deve ser minimizada porque as linhas de alimentação devem ser terra CA.

A indutância parasita geralmente ocorre com base na escolha da orientação do componente.

Aterramento de componentes conectados em derivação

Um exemplo desses componentes é um capacitor de desacoplamento da fonte de alimentação.

Para cada um desses componentes, use mais de uma via de aterramento para reduzir o impacto da indutância parasita. Para uma coleção de componentes conectados em derivação, você pode usar através de ilhas de aterramento.

Considerações de design de PCB de RF

Desde o início, você deve ter percebido que as placas de circuito impresso RF são bem diferentes dos outros tipos de PCBs.

Eles contam com materiais especiais e considerações especiais, conforme descrito abaixo.

Placa de circuito impresso RF

Placa de circuito impresso RF

1) Dimensionamento

À medida que os PCBs são curados durante a laminação a quente, as camadas internas perderão bastante massa. Devido a essa perda antecipada, é crucial aumentar a escala dos circuitos em uma certa porcentagem.

Isso garante que, quando as camadas perderem peso, elas atinjam as dimensões desejadas.

Os materiais de alta frequência usados ​​em PCBs de RF geralmente se comportam de maneira diferente. Isso significa que o dimensionamento é muito difícil porque você precisará entender o material específico.

Calcular o fator de escala para o material específico que você está usando é um desafio que você precisa enfrentar.

Se isso não for feito, você acabará com placas com registro ruim de broca para almofada e camada para camada. Essas placas não funcionarão corretamente.

Com o tempo, no entanto, você deve ser capaz de determinar fatores de escala consistentes para os materiais, tornando-o mais fácil.

2) Preparação de Superfície

Os tipos de PTFE são muito sensíveis quando se trata de preparação de superfícies multicamadas.

Uma preparação muito agressiva pode deformar o material por ser relativamente mais macio. Deformação significativa irá renderizar a sucata de PCB.

Durante a rebarbação, o substrato pode acabar ficando polido, o que prejudica muito a adesão. Requer que você sempre antecipe a necessidade de manuseio especial.

3) Preparação do furo

Devido à natureza diferente dos materiais usados ​​na PCB de RF, você precisará usar métodos diferentes na preparação do furo.

Portanto, você deve ajustar os parâmetros da furadeira para garantir que não haja manchas na superfície.

Novamente, gases diferentes dos usuais são usados ​​no tratamento dos furos após a perfuração. Você deve, portanto, planejar todas as etapas necessárias para garantir que os furos saiam limpos.

4) Taxas de Expansão Térmica

Se você estiver projetando uma PCB multicamada híbrida combinando materiais de alta frequência com FR4, você deve combinar adequadamente os materiais.

Isso ocorre porque se as características do material não corresponderem, as taxas de expansão das camadas serão diferentes.

Você também precisará combinar os materiais de preenchimento de furos usados ​​para conectar as vias com os outros materiais na pilha.

Se você é um designer e fabricante especializado, isso não deve ser um grande problema. Você provavelmente já teve que analisar essas características do material antes.

5) Usinagem

O comportamento dos materiais RF quando submetidos a diferentes máquinas geralmente diferem dos laminados FR4.

Durante a perfuração, por exemplo, os materiais impregnados de cerâmica podem ser muito duros para as brocas.

Nesses casos, o RPM e a alimentação do fuso devem ser personalizados com base nas características específicas do material. Isso também ajudará a evitar fibras que geralmente permanecem dentro das paredes do furo

Para evitar a má qualidade da borda, use brocas especiais desenvolvidas para laminados RF. Se você usar um tipo errado de tupia, é provável que a ferramenta enrole nas fibras da placa, dando-lhe uma borda peluda.

A pontuação em V também pode danificar o material de RF e não é recomendada, a menos que seja muito necessária. A lâmina da máquina v-scoring provavelmente vai retirar o cobre da superfície.

6)Material PCB

Como já vimos nas seções anteriores deste guia, os PCBs de RF são muito “exigentes” quando se trata de materiais básicos.

Materiais como o FR4 são de qualidade muito baixa quando se trata de fabricar PCBs de RF.

O perigo de escolher o material errado é que os problemas são percebidos principalmente após a produção, levando a perdas extremas.

Se você estiver contratando um fabricante de PCB, talvez seja necessário inspecionar amostras se duvidar da escolha dos materiais. Caso contrário, você corre o risco de receber um pedido inteiro de sucata.

7) Escolha da Linha de Transmissão

Escolher a linha de transmissão correta é fundamental para o desempenho do seu PCB de RF.

Existem duas opções principais ao escolher linhas de transmissão para PCB de RF: Guias de onda coplanares aterrados (GCPW) e Microstrip.

Se seu design for mais compacto, um GCPW proporcionará melhor desempenho porque:

  • Eles são caracterizados com plano de terra ininterrupto
  • As camadas aterradas permitem maior isolamento para as linhas de transmissão. Isso minimiza perdas e reflexões.

Apesar desses pontos fortes, a maioria dos designers prefere microstrip porque a maioria dos programas não suporta os GCPWs.

8) Dimensões das Linhas de Transmissão

As dimensões das linhas de transmissão geralmente afetam o desempenho do PPCB. Todas as linhas de transmissão e componentes devem estar a uma impedância de 50 O ou muito próxima.

Novamente, o uso de linhas de transmissão muito finas provavelmente levará a um desempenho pior.

9) Através do espaçamento e posicionamento

O espaçamento das vias deve ser sempre adequado, pois as vias são essenciais para o desempenho da placa de RF. São as vias que ajudam a reduzir a indutância de terra no PCB de RF.

Eles também ajudam a resolver os problemas que vêm com o acoplamento indesejado.

10) Roteamento em viés e camadas de solo

No projeto RF PCB, o caminho da corrente de retorno das camadas de polarização do sistema deve ser bem verificado.

As camadas de sinal entre as camadas de polarização e de solo levam a caminhos de retorno maiores. Isso causa acoplamento de ruído nas camadas de sinal.

Para um bom layout, não deve haver linha de sinal entre as camadas do solo e o viés.

Software de design de PCB RF

Como engenheiro de projeto de RF ou micro-ondas, projetar uma PCB de RF que funcione bem pode ser uma tarefa muito difícil. O que você não quer é terminar o longo e tedioso processo, apenas para perceber que precisa começar tudo de novo.

Bem, o segredo está na automação, e você precisará obter o software correto para o trabalho. Abaixo estão algumas das melhores ferramentas para ajudá-lo com um excelente design de PCB de RF.

Software de design de PCB Software de projetos de PCB

· Sistema de Design Avançado

O ADS é considerado principalmente o software líder para design de PCB de RF. É altamente popular devido à interface simples e tecnologia altamente inovadora.

Devido a esses pontos fortes, o ADS é usado pela maioria das principais empresas de comunicação, rede, aeroespacial e defesa para projetar PCBs de RF.

·Escritório Microondas

Este é outro software de design com uma interface muito interativa.

Trata-se de uma integração de ferramentas e tecnologias muito inovadoras com as ferramentas da empresa parceira (específicas para a aplicação em particular).

O resultado é um excelente sistema de software que produz facilmente designs de alta frequência. Está emergindo rapidamente como o futuro do design de PCB de RF.

·Altium

O Altium é amplamente considerado como um dos softwares de design de PCB mais livres de estresse. Ele incorpora ferramentas de engenharia e design de PCB em uma interface, simplificando assim todo o processo.

O designer da Altium permite um fluxo suave e coerente desde o desenvolvimento do conceito até o design do PCB.

Ele orienta um processo suave por toda a modelagem 3D até a fabricação final.

A clareza e a coerência são fundamentais no projeto de RF para evitar cometer até mesmo o menor erro. Lembre-se, o design de PCB de RF requer precisão porque qualquer erro simples leva a uma enorme perda.

Altium também permite arquivos gerber como revisões nos arquivos PCB.

· Ansoft Designer

A característica especial do Ansoft Designer é que ele permite uma simulação hierárquica e direta de redes distribuídas complexas. Isso leva a um circuito como (em funcionalidade) design de alta frequência, levando a excelentes PCBs de RF.

·Águia

Eagle é um software de design de PCB muito popular, especialmente para os outros tipos comuns de PCB. Possui um conjunto bem organizado de ferramentas, incluindo um editor de esquemas, editor de layout e autorouter.

Isso permite um processo de projeto de PCB altamente integrado.

A lista de software de projeto que você pode usar para projetar PCBs de RF é longa. Além dos que discutimos acima, outros são:

  1. KiCad
  2. Autocad
  3. OuCartão
  4. MATLAB
  5. Micro-Cap
  6. calibre
  7. HSpice
  8. Microondas Suave
  9. S-Editar
  10. L-Editar
  11. HFSS
  12. Cadência
  13. Bancada Eletrônica

Como você pode ver, existem várias opções de software para escolher. Então, como você escolhe qual deles ir?

Um bom software de projeto de PCB é aquele que é fácil de usar. Considere optar por um software amplamente utilizado para facilitar a colaboração com outros players do setor.

Embora algumas opções de software sejam muito caras, algumas baratas, enquanto outras até são gratuitas, o preço não deve ser o fator principal.

Também é fundamental para você garantir que o software permita que você revise os arquivos depois de concluir o projeto. Para isso, o formato de armazenamento deve permitir tais revisões.

Os arquivos Gerber permitem que você revise visualmente os principais aspectos de seu projeto de PCB de RF, como as linhas de transmissão.

Programas como o ViewMate também permitem que você revise os arquivos.

Material PCB RF

Material PCB RF

Há vários fatores que você deve considerar ao escolher um material RF PCB. Eles incluem:

Características Importantes

Os PCBs de RF são bem diferentes dos outros PCBs. Isso é especialmente evidente nos materiais especiais que você precisará ao fazer PCBs de RF.

Antes de olharmos para esses materiais, vamos primeiro nos concentrar em algumas características críticas que eles precisam ter.

· Constante Dielétrica (Er)

Isso se refere à medida da capacidade do material de armazenar energia elétrica em um campo elétrico.

O eixo do material afeta a constante dielétrica (Er) porque Er é dependente da direção.

A faixa de frequência sob a qual o material é testado geralmente é muito importante. Isso, juntamente com outros fatores no teste, deve sempre corresponder aos do aplicativo de destino.

·Coeficiente de Expansão Térmica (CTE)

Simplificando, CTE explica o impacto da mudança de temperatura no tamanho de um objeto. O CTE é, portanto, muito importante quando a placa chega às etapas de perfuração e montagem.

Isso ocorre porque a precisão é muito importante durante o posicionamento dos furos e componentes.

Uma pequena mudança no tamanho de um material individual na pilha pode levar a um grande erro de alinhamento.

Materiais como PTFE podem manchar durante a perfuração se o calor for excessivo.

Um material com CTE ruim pode ser muito caro porque pode quebrar nos estágios finais da produção, como a soldagem de componentes.

Os fabricantes preferem materiais com menor CTE porque são capazes de lidar com o calor durante a perfuração e montagem.

·Perda Tangente

Perda tangente é geralmente altamente dependente da estrutura molecular do material de base.

Embora nem sempre seja um problema para PCBs de baixa frequência, a tangente de perda é uma consideração crítica para PCBs de RF.

Isso ocorre porque sempre há perda de sinal à medida que a frequência aumenta.

PCBs multicamadas complexas são ainda mais sensíveis. Eles geram calor adicional durante a operação, que precisa ser controlado para evitar a perda de frequência.

·Absorção de umidade

Sempre considere o ambiente de trabalho do seu dispositivo pretendido. PCBs para dispositivos projetados para funcionar sob a água ou ambientes de alta umidade precisarão de características especiais para combater as implicações.

· Custo vs. Desempenho

Considerando que as outras características são de importância crítica, é sempre necessário equilibrar o desempenho e o custo.

Sempre tente obter o que for acessível, garantindo que o material atenda às suas necessidades de tangente Er, CTE e Loss.

Materiais comuns de PCB de RF

Tendo analisado essas características, quais são os materiais mais comuns para PCBs de RF?

Na maioria dos casos, os materiais RF PCB são obtidos combinando PTFE, certas formas de vidro, hidrocarbonetos e cerâmica.

·PTFE com vidro tecido

Uma das combinações de melhor qualidade geralmente é composta por PTFE com vidro trançado ou fibra de microvidro.

No entanto, essa combinação é mais cara e só vai onde a busca pela qualidade supera em muito as considerações de custo.

Apesar de possuir ótimas propriedades elétricas, possui um CTE alto, o que é um ponto fraco.

PTFE com fibra de microvidro ou vidro tecido tem excelentes propriedades elétricas, mas um alto CTE.

· PTFE preenchido com cerâmica

Uma combinação de PTFE e cerâmica tem um custo relativamente menor, mas ainda é de boa qualidade.

Isso ocorre principalmente porque a fabricação de PCBs de RF com esse material é mais fácil do que a combinação de PTFE-microvidro.

Esta opção vem com a força de boas características elétricas. Também possui baixo CTE, o que significa que é termicamente mais forte.

Este material geralmente tem uma taxa de absorção de umidade mais baixa, ao contrário de quando o vidro tecido é adicionado, o que aumenta a absorção de umidade.

· Cerâmica com Hidrocarboneto

Outra opção mais simples de fabricar é a cerâmica preenchida com hidrocarboneto. Tem a vantagem de ter CTE muito baixo.

No entanto, os PCBs resultantes são geralmente caracterizados por características elétricas mais fracas e apresentam sinais menos confiáveis.

PCBs feitos de cerâmica PTEF com hidrocarboneto apresentam apenas um leve aumento na absorção de umidade. Isso significa que é uma escolha melhor se você pretende encontrar um equilíbrio entre custo e resistência à umidade.

Os aspectos mais importantes que você deve considerar ao selecionar uma dessas opções incluem preço e desempenho elétrico.

No entanto, se houver tensão de soldagem no estágio de montagem, a robustez térmica é crítica.

Isso também importa muito se o dispositivo for destinado a trabalhar em ambientes como a indústria aeroespacial, que são muito exigentes.

· FR4

Este é um material muito comum, mas igualmente controverso quando se trata de fabricar PCBs de RF.

É principalmente considerado absolutamente inadequado para PCBs de RF, embora alguns fabricantes achem que deveria ter uma chance.

Quando é a única opção disponível e acessível, pode ser considerada. Ainda assim, você deve esperar que ele funcione apenas para PCBs de RF destinados a aplicações de frequência muito baixa.

Embora o FR4 seja muito barato em comparação com os outros materiais para PCB de RF, é menos provável que obtenha um bom desempenho.

Sua tangente de perda obviamente será um problema, tornando-o inadequado para aplicações de alta potência.

Fornecimento de componentes para design de placa de circuito impresso RF

O primeiro passo em RF PCB abastecimento de componentes é a preparação de um lista de materiais (BOM). Esta é uma lista bem detalhada de todos os componentes que você precisará na fabricação de seu PCB de RF.

BOM

BOM

Inclua os números das peças na lista e informações sobre o fabricante de cada uma das peças. Isso lhe dará uma visão clara durante todo o processo.

Normalmente, você pode não estar em condições de fabricar todos esses componentes por conta própria. Como resultado, você terá que terceirizar os fabricantes.

Os fabricantes dependem de sua lista técnica para obter os componentes necessários para sua PCB de RF.

Fornecimento de componentes

Fornecimento de componentes

· Considerações no fornecimento de componentes de PCB de RF

Ao terceirizar de um fabricante, há uma série de fatores que você terá que levar em consideração.

  • Primeiro, avalie os serviços oferecidos pelo fabricante.
  • Você também deve avaliar a experiência do fabricante. Na maioria dos casos, ter pessoal qualificado é um indicador de especialização. Isso garante componentes sem falhas.
  • Você também pode ter que olhar para a experiência que o fabricante teve na fabricação de PCBs de RF. Com tal fabricante, você terá menos dificuldades ao terceirizar com eles.
  • Outro fator vital a ser observado é a certificação pelos órgãos autorizadores. A certificação implica o cumprimento das normas estabelecidas. Como tal, você está adequadamente assegurado da qualidade dos componentes que está comprando.
  • Um bom fabricante ou fornecedor de componentes também deve ser capaz de fornecer a cotação apropriada para os materiais necessários. O fabricante será guiado pela lista de materiais apresentada.
  • Remessa-Geralmente, os componentes são delicados e requerem transporte especializado. Os fabricantes que embalam e enviam componentes provavelmente consideram a segurança dos componentes.
  • Garantia também é outra consideração essencial.

Quando todos esses fatores forem positivos, você terá a certeza de que os componentes fornecidos atenderão às suas necessidades.

· Precauções ao fornecer componentes de PCB de RF

Há também um grande número de medidas de precaução que você deve tomar ao decidir sobre o fabricante de origem dos componentes.

  • Você deve primeiro evitar tomar uma decisão precipitada ao escolher o fabricante. Uma decisão precipitada provavelmente dificultará sua análise das vantagens e desvantagens da lista de fabricantes.
  • Você estará correndo muito risco se não deixar claro o objetivo do projeto. Ao adquirir os componentes RF PCB, o que você pretende fazer com o PCB deve estar claro.

Se isso não for feito, o fabricante provavelmente excluirá alguns componentes ou adicionará outros irrelevantes. Isso acabará levando a falhas na aplicação final se os componentes errados forem usados.

  • Ao terceirizar, também é importante que você confie no fabricante a produção. Isso significa dar a eles a liberdade de serem inovadores o suficiente ao obter os componentes. Como tal, quando não há confiança, não há necessidade de continuar trabalhando com um determinado fabricante.
  • Não é sábio fonte para o melhor negócio. A qualidade geralmente tem um custo.

Quando os preços são muito baixos, então a suposição é que a qualidade dos componentes será comprometida. Isso também comprometerá o desempenho geral do PCB de RF.

  • Faça sua pesquisa e certifique-se de ter uma ideia aproximada dos preços de mercado dos componentes.
  • Se possível, evite terceirizar no exterior. Normalmente, os custos tendem a ser mais altos quando você compra os componentes no exterior. O envio às vezes leva à destruição dos componentes, levando ao mau desempenho da placa de RF.

 Classificação do Projeto de Placa de Circuito Impresso de Radiofrequência

Placa de circuito impresso de radiofrequência

Placa de circuito impresso de radiofrequência

Existem diferentes tipos de placas de circuito impresso multicamadas, dependendo da aplicação pretendida. Com base nos tipos de PCBs de RF com os quais o projeto pretende vir, o projeto de PCB de RF pode ser classificado como:

1. Projeto de PCB de RF multicamada

No PCB RF multicamadas, a placa tem mais de duas camadas. O menor número de camadas condutoras neste tipo de placa é três. Essas camadas condutoras estão enterradas no centro do material.

Normalmente, você deve fazer a alternância das camadas de materiais pré-impregnados e de núcleo. Você então procederá a laminar juntos sob altas temperaturas e pressão.

O resultado será um PCB multicamadas.

Este procedimento é importante porque o ajudará a expelir o ar preso entre as camadas. Além disso, encapsula os condutores com resina.

O adesivo que mantém as camadas juntas é então derretido e curado.

Há várias combinações de materiais à sua disposição ao fabricar sua PCB de RF multicamadas. Você pode usar vidro epóxi básico ou até cerâmica exótica.

Outra opção é usar materiais de Teflon.

2. Projeto de PCB de RF rígido

PCBs de RF rígidos são aqueles feitos com material de substrato sólido. Estes impedem que a placa se torça, daí o termo “rígido”.

O enrijecedor FR4 é o material mais comumente usado no processo de enrijecimento. Também é composto de transes e caminhos de cobre.

Estes são geralmente incorporados na placa única para fornecer espaço para conectar vários componentes.

Tradicionalmente, esses PCBs de RF rígidos são os mais usados ​​em comparação com os PCBs flexíveis. Isso é informado principalmente pelos custos envolvidos no uso deste último.

O projeto de PCB de RF rígido requer o uso de software de projeto apropriado. Algumas opções preferidas aqui são Altium, Proteus ou EasyPC.

Os PCBs de RF rígidos são compostos de várias camadas. Essas camadas são combinadas usando calor e adesivo. Isso dá à placa uma forma sólida.

A camada de substrato é feita de fibra de vidro. Observe que o calor adicional será necessário para laminar a camada de cobre no.

Para fins de isolamento, o projeto deve incorporar a adição de uma camada de máscara de solda acima da camada de cobre.

Além disso, adicione serigrafia acima da camada de máscara de solda.

3. Projeto de PCB de RF de um lado

Esta é a forma mais simples de placa RF PCB. O design tem apenas um material condutor.

PCBs de face única são geralmente preferidos para projetos de baixa densidade.

Lembre-se de que não há tranças nos orifícios desta placa.

PCBs de RF de face única usam principalmente materiais para PCB de RF de face única incluem FR4, alumínio e base de cobre.

4. Projeto de PCB de RF de dupla face

Neste tipo de PCB de RF, existem duas camadas de cobre condutoras. Isso significa que a placa é projetada com traços ou caminhos em ambos os lados. Isso significa que há uma conexão entre os dois lados.

Isso é possível pelos furos que são perfurados na placa. A montagem dos componentes na placa é feita usando a tecnologia de furos passantes e a tecnologia de montagem em superfície.

Este design prevê a laminação de camadas em ambos os lados da placa.

A resina epóxi de vidro é usada como material isolante na base do design. A folha de cobre também é laminada em ambos os lados do substrato.

Para proteção, você precisará ter uma máscara de solda acima de ambos os lados do projeto RF PCB.

Processo de fabricação da placa de circuito impresso RF

Abaixo está um esboço elaborado de todo o processo de projeto de PCB de RF, desde a fabricação, montagem, até testes de qualidade.

Etapa 1? Projeto e Layout de PCB

O projeto marca o primeiro passo na fabricação de RF PCB. Primeiro, projete o layout para o RF PCB. O design pode ser emulado do protótipo usando um dos softwares de design de PCB RF que já discutimos.

Etapa 2? Preparação da Produção

Corte Laminação - A partir do desenho, proceda ao corte do laminado no mesmo tamanho da placa ou do tamanho do painel.

Secagem

A secagem é feita para evitar que a placa deforme durante o processamento. Isso deve ser feito em torno de 150? por cerca de 3 a 4 horas.

Etapa 3? Imagem da camada interna

Película Interna

Aplique um filme seco na placa de núcleo de cobre nua. Prossiga para realizar reações de imagens fotográficas no filme seco.

Desenvolvimento da camada interna

Quando isso for feito, você terá exposto a placa do núcleo. O filme seco que não havia sido exposto antes é revelado. Isso revelará a pele de cobre original expondo o filme seco retido. Use foto-imagem nesta etapa.

Etapa 4? Gravação da camada interna

Gravura

Através da linha de decapagem, você poderá proteger a pele de cobre com um filme seco. Prossiga para gravar a pele de cobre que não está protegida pelo filme seco. Isso irá expor os padrões que devem ser mantidos.

Descarregando o filme

Prossiga para retirar o filme seco da folha de cobre na placa do núcleo. Quando isso for feito, o padrão de linha que deve ser retido será formado.

Etapa 5? AOI da camada interna

A inspeção óptica automática é a primeira etapa de inspeção. Ele permitirá que você verifique se há curto-circuito ou abertura da placa de núcleo. Ele também irá ajudá-lo a inspecionar se a gravura está limpa ou não.

Etapa 6? Laminação

Use um meio isolante para pressionar a folha de cobre em uma placa entre as camadas.

Etapa 7? Perfuração

Prossiga para perfurar a placa laminada. No momento de fazer isso, não deve haver metal no buraco. Isso ajuda a garantir que a camada não esteja conectada a outra camada.

Etapa 8? Deposição de cobre sem eletrodo

Em seguida, cubra o buraco com uma camada muito fina de cobre. Isto é conseguido através de uma reação química.

Etapa 9? Chapeamento Eletrolítico Horizontal

Use a reação de eletrotransferência para engrossar o buraco. A espessura deve estar entre 5-8µm. Isso é possível devido à existência de uma já fina camada de cobre metálico no furo.

Etapa 10? Imagem da Camada Externa

Película de Camada Externa

Na placa de núcleo de cobre nua, aplique um filme seco. Este filme seco é necessário para realizar todas as reações de fotoimagem.

A diferença entre esta camada interna e a camada externa é a perfuração na placa. A fixação do filme seco na placa oferecerá proteção ao furo.

Desenvolvimento da camada externa

Depois de desenvolver a camada interna, o cobre que está sob o filme seco é retido. No entanto, após o desenvolvimento da camada externa, ela é gravada. O cobre que deveria ser preservado é então deixado exposto.

Etapa 11? Chapeamento Gráfico

Chapeamento de cobre grosso

Chapeie o cobre nu até a espessura do cobre acabado. Esta espessura deve medir entre 18 e 25µm.

Certifique-se de que você cobre a superfície da espessura do cobre e a espessura dos orifícios de cobre juntos. Você terá alcançado a espessura de furo de cobre recomendada.

Revestimento de estanho

Para proteger a folha de cobre, engrosse a superfície do cobre com uma camada de estanho metálico branco.

Livrar-se do filme

Agora você pode se livrar do filme seco que está preso à placa. Grave o cobre que está sob o filme seco.

O estanho usado na subetapa anterior ajudará a garantir que o cobre necessário seja retido.

Etapa 12? Gravação da Camada Externa

Gravura

O estanho oferecerá proteção ao cobre desejado nesta fase. Quando você gravar a linha, o cobre que você expôs será gravado. Enquanto isso, o cobre que você protegeu com estanho permanecerá.

Remoção de estanho

Prossiga para remover o estanho usado para proteger o cobre. Como resultado, o cobre destinado a permanecer será exposto. Neste ponto, todos os padrões externos terão sido concluídos.

Passo 13? Mascaramento de solda

Afunde o painel na máscara de solda líquida. Prossiga para expor a placa a raios ultravioleta de alta intensidade.

A aplicação da máscara de solda é feita para oferecer proteção contra oxidação aos circuitos de cobre.

Passo 14? Serigrafia

Nesta etapa, você estará imprimindo informações no quadro. Isso o torna um passo crucial na fabricação de PCB.

Etapa 15? Acabamento da Superfície

Esta etapa garantirá que a superfície da placa esteja protegida e possa ser soldada.

Após o processo de perfil, você também pode optar por outros processos de acabamento superficial. Estes incluem V-CUT e dedo de ouro.

CORTE V

Nesta opção, você cortará o painel em tamanhos e formas específicos, dependendo das aplicações pretendidas da placa. Você pode conseguir isso usando um roteador ou um v-groove.

Quando você pretende deixar pequenas guias, um roteador é a melhor opção para você. A ranhura em V, por outro lado, permitirá que você corte canais diagonais em ambos os lados da placa.

Dedo de ouro

Isso simplesmente se refere a conectores de chapeamento usando ouro. Como tal, a durabilidade dos conectores de borda será garantida. Isso ajuda bastante a proteger o PCB de RF de mau funcionamento.

Etapa 16 Teste Elétrico

É importante realizar testes elétricos na placa. Isso irá ajudá-lo a garantir que é funcional.

Normalmente, são feitos dois testes principais: testes de isolamento e testes de continuidade do circuito.

Etapa 17?Inspeção Visual Final (FQA?FQC)

Após o processo de fabricação, a inspeção visual pode ser realizada no PCB de RF acabado.

Se uma anomalia corrigível for detectada, ela será corrigida. Caso contrário, se a anomalia for adversa, a placa é descartada. Isso ajudará a garantir que os aplicativos pretendidos funcionem de forma eficaz.

Padrões e regulamentos de qualidade de design de PCB de RF

Alguns muitos padrões e regulamentos regem o projeto de PCBs de RF. Ao observar esses padrões, os fabricantes de todo o mundo podem chegar a designs de PCB de RF de qualidade.

Também aumenta a compatibilidade do design com os componentes e procedimentos de produção das empresas relevantes.

Algumas dessas normas e regulamentos são:

inspeção de qualidadeProcesso de inspeção de qualidade

§CGMP

Ao identificar um fabricante de PCB RF, um dos padrões de qualidade a serem verificados é o CGMP.

CGMP significa regulamentos atuais de boas práticas de fabricação. É um conjunto de regulamentos que são estabelecidos pela Food and Drug Administration.

Como tal, esses regulamentos garantem que o design do seu PCB de RF seja monitorado. Também regula os processos de fabricação e as instalações nas quais o processo de produção é feito.

Ao projetar um PCB de RF, você terá que cumprir esses padrões.

§IEEE

Refere-se ao Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos.

É uma sociedade profissional que promove o desenvolvimento e até a aplicação da eletrotecnologia.

A assinatura deste órgão permitirá que você use a tecnologia atual no projeto e fabricação de PCB de RF.

§CE

Esta é a marca de certificação no Espaço Económico Europeu. Ele garante que seu design de PCB RF esteja em conformidade com vários padrões estabelecidos.

Também a qualidade dos componentes fabricados ou importados para uso na região da UE

Como tal, eles incluem padrões de saúde, padrões de segurança do usuário e até padrões de proteção ambiental.

Ao adquirir componentes para sua placa de circuito impresso RF no mercado europeu, certifique-se de que eles ostentem esta marca.

Os componentes fabricados fora da Europa, mas destinados a serem vendidos na comunidade, também ostentam esta marca.

§RoHS

Esta marca de padronização restringe substâncias perigosas. É amplamente utilizado na União Europeia.

Está mais focado em restringir o uso de substâncias perigosas em produtos elétricos e eletrônicos.

O período de validade desta marca de padronização é de cinco anos.

Restrições são impostas a produtos como led, mercúrio, cromo e cádmio. PBBs e PBDEs também restritos.

Seu design deve ser restrito dentro dos limites dessas regras.

Você também terá que verificar esta marca de padronização antes de comprar os componentes do RF PCB.

Esta é uma marca de padronização universalmente aceita, então você deve esperar isso na maioria dos produtos.

§ CCC

Isso se refere à marca de certificação chinesa. É uma marca obrigatória para produtos importados e vendidos ou até mesmo usados ​​na China.

Ao comprar seus componentes RF PCB da China, confira esta marca para verificar os padrões de qualidade.

§ISO

A ISO 9000 é uma marca de padronização para ajudar as organizações a garantir que as necessidades dos consumidores sejam atendidas.

À medida que as necessidades estão sendo atendidas, espera-se que a qualidade esteja a par com os regulamentos de produção estabelecidos.

É uma das marcas de padronização mais comuns. Esta certificação da empresa e dos componentes que está a adquirir é uma confirmação de qualidade.

§ASTM

Esta é também uma organização internacional de normalização. Sua função é desenvolver e fazer publicações de padrões mutuamente acordados para materiais e produtos.

Isso também se aplica a sistemas e serviços.

Confira os componentes do seu RF PCB para ter certeza de um produto de qualidade.

Conclusão

As placas de circuito impresso RF são uma categoria excepcional de PCBs, dependendo dos materiais usados ​​e dos requisitos de design exclusivos.

Isso ocorre devido aos requisitos de frequência que os tornam indesejáveis ​​para materiais e projetos comuns.

Depois de passar por este guia, agora você sabe o que informa todas essas características especiais.

Você também conhece bem todas as diretrizes e considerações para PCBs de RF.

Você sempre pode verificar aqui para guias mais elaborados como este.

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