Per risolvere il problema della perdita di segnale dei circuiti stampati ad alta-frequenza, è necessario implementare in modo sincrono tre dimensioni fondamentali: selezione dei materiali, ottimizzazione del progetto e controllo del processo, al fine di controllare le perdite specifiche ad alta frequenza come la perdita dielettrica e la perdita del conduttore entro l'intervallo target.
Selezione dei materiali principali e piano di riduzione delle perdite
Selezione del substrato a bassa perdita: substrati ad alta frequenza con valore Df inferiore o uguale a 0,005, come le piastre della serie Rogers RO4350B e PTFE, sono preferiti per sostituire l'FR-4 ordinario (Df maggiore o uguale a 0,02) e ridurre la perdita dielettrica dalla radice.
Controllo della rugosità della lamina di rame: utilizzando una lamina di rame a basso profilo (HVLP), la ruvidità della superficie viene controllata entro 0,2 μm, il che può ridurre la perdita del conduttore causata dall'effetto pelle di oltre il 30% nella banda di frequenza delle onde millimetriche.
Parametri di stabilità del materiale corrispondenti: selezionare schede con una tolleranza Dk inferiore o uguale a ± 0,1 e un tasso di assorbimento d'acqua inferiore allo 0,1% per evitare cambiamenti improvvisi nella costante dielettrica causati da ambienti umidi o fluttuazioni di temperatura, che possono portare a un'ulteriore perdita di segnale.
Schema di ottimizzazione e riduzione delle perdite per la progettazione di circuiti
Rigoroso adattamento dell'impedenza: calcolando accuratamente la larghezza della linea, l'interlinea e lo spessore dielettrico attraverso la simulazione elettromagnetica, è possibile ottenere un controllo continuo delle impedenze target come 50 Ω single ended e 100 Ω differenziali, con tolleranze di impedenza controllate entro ± 10% per evitare perdite di potenza causate dalla riflessione del segnale.
Ottimizza la struttura del cablaggio: le linee del segnale ad alta frequenza devono essere quanto più corte e diritte possibile, utilizzando angoli di arco circolare o di 45 gradi anziché angoli retti per ridurre la distorsione del segnale causata dall'induttanza aggiuntiva agli angoli; Disporre i segnali ad alta-frequenza nello strato interno vicino al piano di terra completo e utilizzare la schermatura del piano di terra per ridurre le perdite di radiazioni.
Migliorare la progettazione della messa a terra e del riflusso: adottare la tecnologia di messa a terra multi-punto per fornire un percorso di riflusso a bassa impedenza per correnti ad alta-frequenza, evitando ulteriori perdite causate dalle fluttuazioni del potenziale di terra; Posiziona i condensatori di disaccoppiamento vicino ai pin di alimentazione del chip per filtrare il rumore ad alta-frequenza sulle linee elettriche.
Piano di controllo del processo produttivo e di riduzione delle perdite
Controllare rigorosamente la precisione della linea: assicurarsi che la tolleranza della larghezza e della spaziatura della linea sia controllata entro ± 0,5 mil, evitare cambiamenti improvvisi nell'impedenza della linea e ridurre le perdite locali durante la trasmissione del segnale.
Ottimizza l'allineamento degli interstrati: la deviazione dell'allineamento degli interstrati delle schede multi-strato è controllata entro ± 2 mil per garantire la sovrapposizione tra lo strato del segnale e il piano di massa di riferimento ed evitare discontinuità di impedenza causata dall'offset del piano di riferimento.
Trattamento superficiale a basse perdite: dovrebbe essere data priorità ai processi di trattamento superficiale con bassa ruvidità superficiale, come la deposizione di argento e oro, per evitare di introdurre ulteriori perdite del conduttore nella gamma delle alte frequenze a causa di spessi strati di ossido o superfici ad elevata rugosità.