Welke PCB-substraten worden vaak gebruikt bij antenneontwerp?

Bij het ontwerp van antennes worden doorgaans verschillende typen PCB-substraten gebruikt, elk met verschillende diëlektrische eigenschappen, productieprocessen en geschiktheid voor toepassingen:

FR-4

FR-4 is een kosteneffectief substraat met goede mechanische sterkte en isolatieprestaties, met een typische diëlektrische constante (Dk) tussen 4.0 en 4.5. Het wordt veel gebruikt voor antennes in algemene draadloze communicatieapparatuur, zoals Bluetooth- en wifi-antennes met een kort bereik. FR-4 is met name geschikt voor toepassingen waarbij de kosten gevoelig zijn en de prestatie-eisen gematigd zijn.

Rogers

Rogers-materialen hebben lagere diëlektrische constanten en lage dissipatiefactoren, wat helpt bij het verminderen van signaaloverdrachtsverlies. Verschillende Rogers-series bieden diëlektrische constanten van ongeveer 2.2 tot 10, waarmee ze voldoen aan diverse ontwerpbehoeften. Ze worden vaak gebruikt in hoogfrequente antenneontwerpen, zoals millimetergolfantennes, satellietcommunicatieantennes en andere draadloze systemen die een hoge signaalkwaliteit vereisen. Typische modellen zijn de Rogers 5880, Rogers 3003, Rogers 4350B en de Rogers 5880LZ-serie met lage Dk.

Taconisch

Taconic substraten hebben ook lage diëlektrische constanten die helpen bij het verminderen van signaalvertraging en -vervorming, waardoor ze geschikt zijn voor hoogfrequente toepassingen. De diëlektrische constanten van verschillende modellen variëren meestal tussen 2 en 5, waardoor ze ideaal zijn voor millimetergolven en andere hoogfrequente toepassingen. Opvallende modellen zijn onder andere de TLY-5, gemaakt van zeer lichtgewicht geweven glasvezel, met voordelen zoals maatvastheid, lage dissipatiefactor, lage vochtopname, hoge pelsterkte van koper en een consistente diëlektrische constante. TLY-5 wordt vaak gebruikt in autoradar, satelliet-/mobiele communicatie, vermogensversterkers, LNB's, LNA's, LNC's en in frequentiebanden zoals Ka, E en W. RF-35® is een ander populair model voor diverse hoogfrequente ontwerpen.

PTFE (Polytetrafluorethyleen) Substraten

PTFE-materialen hebben stabiele diëlektrische constanten, doorgaans tussen 2.0 en 3.0, met extreem laag verlies, waardoor ze geschikt zijn voor hoogfrequente signaaloverdracht. PTFE wordt veel gebruikt in zeer nauwkeurige, hoogwaardige antenneontwerpen, zoals radarantennes, ruimtevaartantennes en andere hoogfrequente RF-circuits.

Keramisch gevulde substraten

Deze substraten passen de diëlektrische constante aan door de verhouding van de keramische vulstof te variëren. Ze hebben een hogere mechanische sterkte en hittebestendigheid en kunnen helpen de kosten te verlagen met behoud van goede RF-prestaties. Met keramiek gevulde substraten worden veel gebruikt in midden- tot hoogfrequente antenneontwerpen, zoals 5G-communicatieantennes, en zijn geschikt voor geminiaturiseerde antennes waar specifieke afmetingen en prestatievereisten moeten worden gehaald.

Wangling-substraten

Wangling is een Chinees merk dat gangbare laminaten met koperbekleding van PTFE-glasvezeldoek aanbiedt, zoals de series F4BM en F4BME, evenals laminaten met keramisch gevulde koperbekleding van PTFE-glasvezeldoek, zoals F4BTM en F4BTME. Hun series composiet diëlektrische substraten (TP, TF) bieden diëlektrische constanten die kunnen worden geregeld tussen 3.0 en 25, met een laag dissipatieverlies en een lage thermische drift. Eén overweging: wanneer printplaatfabrikanten voor het eerst Wangling-materialen gebruiken, kunnen er bepaalde procesproblemen ontstaan door onbekendheid.

Belangrijke opmerkingen over simulatie en ontwerp:

lDe printplaatdikte moet over het algemeen een veelvoud zijn van ongeveer 0.254 mm. Vermijd het instellen van aangepaste diktes zoals 0.4 mm, aangezien de bijbehorende PCB-voorraad mogelijk niet beschikbaar is voor productie en validatie.

lVoor platen dikker dan 1.5 mm kunt u het beste binnenlandse Wangling-materialen gebruiken.

lLet bij het ontwerpen van meerlaagse printplaten goed op de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) van het substraat (gemeten in ppm/°C). Substraten met een lagere diëlektrische constant hebben over het algemeen een hogere CTE (thermische uitzettingscoëfficiënt) in de Z-as. Dit kan tot problemen leiden tijdens de productie in combinatie met andere materialen. Voor meerlaagse ontwerpen is het beter om substraten met een hogere Dk en een lagere CTE te gebruiken om het aantal defecten te verminderen.

Soorten koperfolie: gerold versus elektrolytisch

Bij millimetergolffrequenties heeft de ruwheid van het koperfolieoppervlak een aanzienlijke invloed op het geleiderverlies van transmissielijnen. Afhankelijk van het productieproces en de prestaties wordt PCB-koperfolie hoofdzakelijk onderverdeeld in twee typen: gewalst gegloeid (RA) koperfolie en elektrolytisch (ED) koperfolie.

Gewalst gegloeid (RA) koperfolie

RA-folie wordt geproduceerd door het continu walsen en persen van zuivere koperstaven en heeft een zeer glad oppervlak en een extreem lage ruwheid, wat zorgt voor een uitstekende geleiding. Het is met name geschikt voor hoogfrequente signaaloverdracht. RA-folie is echter vaak duurder en heeft bepaalde beperkingen wat betreft de dikte.

Elektrolytische (ED) koperfolie

ED-koperfolie wordt geproduceerd door middel van galvaniseren, wat resulteert in twee zijden: een gladde en een ruwe. De ruwe zijde helpt de folie aan het substraat te hechten, terwijl de gladde zijde wordt gebruikt voor galvaniseren of etsen. ED-koperfolie is betaalbaarder en bestrijkt een breder scala aan diktes. De hogere oppervlakteruwheid leidt echter tot een hoger geleiderverlies, waardoor het minder geschikt is voor hoogfrequente toepassingen.

Disclaimer: Dit artikel is afkomstig van internet en geeft slechts de persoonlijke mening van de auteur weer. Het geeft niet de mening van Kinghelm of de industrie als geheel. Het wordt hier uitsluitend gedeeld met het doel om het opnieuw te plaatsen en informatie te delen. Wij ondersteunen de bescherming van intellectueel eigendom - vermeld bij het opnieuw plaatsen de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op om het te laten verwijderen.