ما هي ركائز PCB المستخدمة عادة في تصميم الهوائي؟

في تصميم الهوائي، تُستخدم عادةً عدة أنواع من ركائز PCB، ولكل منها خصائص عازلة مختلفة، وعمليات تصنيع، وملاءمة للتطبيق:

FR-4

FR-4 ركيزة اقتصادية توفر قوة ميكانيكية وأداء عزل ممتازين، بثابت عزل كهربائي نموذجي (Dk) يتراوح بين 4.0 و4.5. تُستخدم على نطاق واسع في هوائيات أجهزة الاتصالات اللاسلكية العامة، مثل هوائيات البلوتوث والواي فاي قصيرة المدى. FR-4 مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها التكلفة حساسة ومتطلبات الأداء معتدلة.

روجرز

تتميز مواد روجرز بثوابت عزل ومعاملات تبديد منخفضة، مما يُساعد على تقليل فقد الإشارة. توفر سلاسل روجرز المختلفة ثوابت عزل تتراوح بين 2.2 و10، مما يُلبي احتياجات تصميمية مُتنوعة. تُستخدم هذه المواد عادةً في تصميمات الهوائيات عالية التردد، مثل هوائيات الموجات المليمترية، وهوائيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وغيرها من الأنظمة اللاسلكية التي تتطلب جودة إشارة عالية. من بين الطُرز الشائعة: روجرز 5880، وروجرز 3003، وروجرز 4350B، وسلسلة روجرز 5880LZ منخفضة الكثافة.

تاكونيك

تتميز ركائز التاكونيك أيضًا بثوابت عزل منخفضة، مما يساعد على تقليل تأخر الإشارة وتشويهها، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التردد العالي. تتفاوت ثوابت العزل الكهربائي للنماذج المختلفة، وعادةً ما تتراوح بين 2 و5، مما يجعلها مثالية لموجات المليمتر وغيرها من سيناريوهات التردد العالي. من بين النماذج البارزة TLY-5، المصنوع من نسيج زجاجي منسوج خفيف الوزن للغاية، والذي يتميز بمزايا مثل الثبات البُعدي، وانخفاض معامل التبديد، وانخفاض امتصاص الرطوبة، ومقاومة عالية لتقشير النحاس، وثبات العزل الكهربائي. يُستخدم TLY-5 غالبًا في رادار السيارات، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية/الخلوية، ومضخمات الطاقة، وأجهزة خفض الضوضاء (LNBs)، وأجهزة خفض الضوضاء (LNAs)، وأجهزة خفض الضوضاء (LNCs)، وفي نطاقات تردد مثل Ka وE وW. يُعد RF-35® نموذجًا شائعًا آخر لمختلف تصميمات التردد العالي.

ركائز PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين)

تتميز مواد PTFE بثوابت عازلة مستقرة، تتراوح عادةً بين 2.0 و3.0، مع فقدان منخفض للغاية، مما يجعلها مناسبة لنقل الإشارات عالية التردد. يُستخدم PTFE عادةً في تصميمات الهوائيات عالية الدقة والأداء، مثل هوائيات الرادار وهوائيات الفضاء وغيرها من دوائر التردد اللاسلكي عالية التردد.

ركائز مملوءة بالسيراميك

تضبط هذه الركائز ثابت العزل الكهربائي بتغيير نسبة الحشو الخزفي. تتميز هذه الركائز بقوة ميكانيكية ومقاومة حرارية أعلى، مما يُسهم في خفض التكاليف مع الحفاظ على أداء جيد للترددات الراديوية. تُستخدم الركائز المملوءة بالسيراميك على نطاق واسع في تصميمات هوائيات التردد المتوسط إلى العالي، مثل هوائيات اتصالات الجيل الخامس (5G)، وهي مناسبة للهوائيات المصغّرة التي تتطلب تحقيق أهداف محددة من حيث الحجم والأداء.

ركائز متشابكة

وانغلينغ علامة تجارية محلية (صينية) تُقدم صفائح نحاسية مغلفة بألياف زجاجية من مادة PTFE، مثل سلسلتي F4BM وF4BME، بالإضافة إلى صفائح نحاسية مغلفة بألياف زجاجية من مادة PTFE مملوءة بالسيراميك، مثل F4BTM وF4BTME. تتميز سلسلة ركائزها العازلة المركبة (TP، TF) بثوابت عازلة يمكن التحكم فيها بين 3.0 و25، مع انخفاض فقدان التبديد والانحراف الحراري. يُذكر أنه عند استخدام مُصنّعي لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لمواد وانغلينغ لأول مرة، قد تنشأ بعض مشاكل في العملية بسبب عدم الإلمام بها.

ملاحظات هامة حول المحاكاة والتصميم:

lيجب أن يكون سُمك اللوحة عادةً مضاعفًا لحوالي 0.254 مم. تجنب تحديد سُمك مُخصص مثل 0.4 مم، فقد لا يتوفر مخزون لوحة الدوائر المطبوعة المُناسب للتصنيع والتحقق.

lبالنسبة للألواح التي يزيد سمكها عن 1.5 مم، فكر في استخدام مواد Wangling المحلية.

lعند تصميم ألواح متعددة الطبقات، انتبه جيدًا لمعامل التمدد الحراري للمحور Z (CTE، يقاس بوحدة جزء في المليون/درجة مئوية). عادةً، تتميز الركائز ذات الثوابت العازلة المنخفضة بمعامل تمدد حراري أعلى للمحور Z، مما قد يؤدي إلى مشاكل أثناء التصنيع عند دمجها مع مواد أخرى. في التصاميم متعددة الطبقات، يُفضل استخدام ركائز ذات قيمة Dk أعلى ومعامل تمدد حراري أقل لتقليل معدلات العيوب.

أنواع رقائق النحاس: المدلفنة مقابل الكهربية

عند ترددات الموجات المليمترية، تؤثر خشونة سطح رقاقة النحاس بشكل كبير على فقدان الموصلات في خطوط النقل. بناءً على عملية التصنيع والأداء، تُقسم رقائق النحاس المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) بشكل رئيسي إلى نوعين: رقائق النحاس المدلفنة (RA) ورقائق النحاس الإلكتروليتية (ED).

رقائق النحاس المدلفنة والمُلَدَّنة (RA)

تُنتج رقائق RA عن طريق الدرفلة والضغط المستمر لسبائك النحاس النقي، وتتميز بسطح أملس للغاية وخشونة منخفضة للغاية، مما يوفر توصيلًا ممتازًا. وهي مناسبة بشكل خاص لنقل الإشارات عالية التردد. ومع ذلك، تميل رقائق RA إلى أن تكون أغلى ثمنًا ولها بعض القيود على السُمك.

رقائق النحاس الكهربائية (ED)

تُنتج رقائق النحاس ED بالطلاء الكهربائي، مما ينتج عنه جانبان: أحدهما أملس والآخر خشن. يساعد الجانب الخشن على تثبيت الرقاقة على السطح، بينما يُستخدم الجانب الأملس للطلاء أو الحفر. تتميز رقائق النحاس ED بأسعارها المعقولة وتنوع سماكاتها. إلا أن خشونة سطحها العالية تؤدي إلى فقدان أكبر للموصلات، مما يجعلها أقل ملاءمةً للتطبيقات عالية التردد.

تنويه: هذه المقالة مأخوذة من الإنترنت وتمثل فقط آراء الكاتب الشخصية. لا تعكس آراء Kinghelm أو الصناعة ككل. يُنشر هنا فقط لإعادة النشر ومشاركة المعلومات. ندعم حماية الملكية الفكرية - يُرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لإزالته.