Hochfrequenz-FR4-Leiterplatte

Datenblatt

• Modell: Hochfrequenz-PCB
  

• Material: Hochfrequenz-PCB-Materialien

• Qualitätsstandard: IPC 6012 Klasse2
  

• Hochfrequenz-Leiterplatte dk: 2,0 -1,6
  
• Schichten: 1-lagige Leiterplatte, 36-lagige Leiterplatte
  
• Thickness:0.254mm-12mm
  
• Kupferstärke: Basiskupfer 0,5 Unzen/ 1 Unze
  
• Oberflächentechnologie: Silber, Gold, OSP
  
• Spezialverfahren: Mischmaterial, Stufennut
  
• Anwendung: Hochfrequenz-PCB, Mikrostreifenantenne
  
  
  

Warum brauchen wir Hochfrequenz-Leiterplatten?

Elektronische Schaltkreise verhalten sich bei hohen Frequenzen ganz anders. Dies ist hauptsächlich auf eine Verhaltensänderung der passiven Komponenten (Widerstände, Induktivitäten und Kondensatoren) zurückzuführen.

Es hat auch parasitäre Auswirkungen auf Folgendes: 

• Aktive Komponenten
  

• Leiterplattenspuren

• Erdungsmuster
  

Signale sind anfällig für Rauschen und weisen im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten eine viel engere Impedanztoleranz auf. Signale zwischen zwei Objekten würden aufgrund des durch Hochfrequenz verursachten Rauschens immer gestört. Dies erfordert mehr Energie, sodass eine Welle mit höherer Frequenz mehr Energie hat als eine Welle mit niedrigerer Frequenz und derselben Amplitude.

Materialauswahl für Hochfrequenz-Leiterplatten

Für die HersTellung von Hochfrequenz-Leiterplatten sind spezielle Materialien erforderlich, die Hochgeschwindigkeitssignale liefern. Einige der Materialien sind wie folgt:

• Rogers 4350B HF: Ähnlich wie FR4 weist dieses Material auch niedrige HersTellungskosten auf. Es bietet außerdem eine hervorragende Dimensionsstabilität.

• Taconic TLX: Dieses Material besteht aus PTFE-Glasfaser und ist ein physikalisch stabiles Material mit den besten thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Das einzige Problem besteht jedoch darin, dass es schwierig herzusTellen ist.
  
• Taconic RF-35 Keramik: Dies ist ein kostengünstiges Material, das aus keramikgefülltem PTFE und Glas besteht. Es lässt sich leicht hersTellen, weist jedoch eine mäßige Schälfestigkeit, eine perfekte elektrische Leistung sowie eine geringe Verlustleistung auf.
  
• Rogers RO3001: Dieser besteht aus einer Klebefolie mit vergleichsweise niedriger Dielektrizitätskonstante. Darüber hinaus weist es eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien und hohen Temperaturen auf.
  
• ARLON 85N: Der ARLON 85N hat eine sehr hohe thermische Beständigkeit. Es besteht aus reinem Polyamidharz.
  

Eigenschaften verschiedener Hochfrequenz-PCB-Materialien

• Hochfrequenz-FR-4-Leiterplatte

  Merkmale: Dieses Material basiert auf dem Standard FR-4 und verwendet ein modifiziertes Harz mit einer Dielektrizitätskonstante (Dk) von 3,8–4,5, einem Verlustfaktor (Df) von 0,015–0,025 und einer hervorragenden Temperaturbeständigkeit (Tg ≥ 170 °C). Seine Kosten sind nur 20–30 % höher als bei Standard-FR-4. 

  Anwendungen: Hochfrequenzgeräte im mittleren und niedrigen Frequenzband, z. B. WiFi-6-Router und Peripheriemodule für 4G-Basisstationen.

• Leiterplatte aus Polytetrafluorethylen (PTFE).

  Merkmale: Extrem niedriger Dk (2,0–2,3), extrem niedriger Df (0,001–0,003) und nahezu minimaler Signalverlust. Die Temperaturbeständigkeit reicht von -260 °C bis 260 °C. Alleerdings ist die Verarbeitung schwierig und die Kosten hoch (3- bis 5-mal so hoch wie bei Hochfrequenz-FR-4). 

  Anwendungen: Ultrahochfrequenz-/Präzisionsanwendungen, wie 5G-Millimeterwellen-Basisstationen, SaTellitenkommunikation und Radargeräte.

• Kohlenwasserstoffharz-Leiterplatte
  
  Merkmale: Dk 3,0–3,5, Df 0,003–0,008, Leistung zwischen PTFE und Hochfrequenz-FR-4, gute Verarbeitbarkeit (bohrbar wie gewöhnliches FR-4) und 40 % geringere Kosten als PTFE. 
  Anwendungen: 5G-Makro-Basisstationen, optische Module und High-End-Router.
• Polyphenylenoxid (PPE/PPO) PCB
  
  Eigenschaften: Dk 2,4–3,0, Df 0,005–0,01, ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit, 20 % geringere Kosten als Kohlenwasserstoffharz, aber etwas geringere Temperaturbeständigkeit (Tg 120–150 °C). 
  Anwendungen: Hochfrequenzmodule für die Unterhaltungselektronik, beispielsweise 5G-HF-Komponenten in SmartTelefons und Bildübertragungsmodule für Drohnen.
• Mit Keramik gefüllte Leiterplatte
  
  Merkmale: Stabiler Dk (einsTellbar von 2,5 bis 6,0) und niedriger Temperaturkoeffizient (≤50 ppm/°C), geeignet für Anwendungen, die eine präzise Impedanzkontrolle erfordern. Alleerdings kann dieses Material spröde und schwer sein. 
  Anwendungen: Automobilradar (77 GHz), industrielle IoT-Gateways.

Anwendung

In den folgenden Anwendungen kommen immer Hochfrequenz-Leiterplatten zum Einsatz

• Kfz-Radarsysteme
  

• SaTellitenantennen zur globalen Positionierung
  

• Zellulare Telekommunikationssysteme – Leistungsverstärker und Antennen
  
• DirektübertragungssaTelliten
  
• E-Band-Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindungen
  
• RF-Identifikations-Tags (RFID).
  
• Luft- und bodengestützte Radarsysteme
  
• Millimeterwellenanwendungen
  
• Raketenleitsysteme
  
• WeltraumsaTelliten-Transceiver
  

Das Hauptmaterial von Hochfrequenz-Leiterplatten ist kupferkaschiertes Hochfrequenzlaminat, dessen Kernanforderungen eine niedrige Dielektrizitätskonstante (DK) und ein niedriger dielektrischer Verlustfaktor (DF) sind. Neben der SichersTellung niedrigerer Dk- und Df-Werte ist die Konsistenz der Dk-Parameter auch einer der wichtigen Faktoren zur Messung der Qualität der Leiterplatte. Darüber hinaus sind die Impedanzeigenschaften der Leiterplatte und einige andere physikalische Eigenschaften ein weiterer wichtiger Parameter.

Vorteile der Verwendung 

Der Grund, warum Hochfrequenz-Leiterplatten in der Welt der Wissenschaft und der Elektronik im Allegemeinen weit verbreitet sind, liegt in den unzähligen Vorteilen, die wir in ihnen sehen. Einige davon umfassen

• Mäßig niedrige Kosten; daher in Massenproduktion möglich

• Wiederverwendbar; daher mehrfach verwendbar
  
• Äußerst langlebig und dadurch eine lange Haltbarkeit der Schaltung gewährleistet.
  
• Die kompakte Größe verringert die Kabelverschwendung.
  
• Die oben genannten fundierten Faktoren sind der Grund, der Sicherheit bei der Ausführung des elektronischen/elektrischen Schaltkreises bringt.