PCB Blog - HF PCBとは？

HF PCBとは？

HF PCB refers to high-frequency PCB、電磁周波数の高い特殊回路基板、高周波数の周波数は1 GHz以上で、その各物理性能、精度、技術パラメータの要求は非常に高く、HF PCBは一般的にレーダーシステム、衛星、アンテナ、セルラ電気通信システム–電力増幅器とアンテナ、生放送衛星、Eバンド点対点マイクロ波リンク、無線周波数識別（RFID）タグ、機上と地上レーダーシステム、ミリ波応用、ミサイル誘導システム、宇宙衛星トランシーバなどの分野に使用されている。

HF PCBのインピーダンスに対する制御要求は厳しく、相対線幅の制御は非常に厳しく、一般的な公差は約2分程度である、高周波回路基板の板材が特殊で、PTH沈殿銅の付着力が高くないため、プラズマ処理装置を用いて孔と表面を粗化し、付着力を強化する必要がある、高周波回路基板は、電磁周波数が高い特殊な回路基板である。

HF PCBを製造する場合、誘電体損失（Df）が小さく、主に信号伝送品質に影響する。誘電体損失が小さいほど、信号損失が小さくなります。吸水率が低いほど吸水率が高くなり、誘電体と誘電体の損失に影響を与えます。誘電率（DK）は小さくて安定でなければならない。通常、信号の伝送速度は小さいほど良い。信号の伝送速度と材料誘電率の電気定数は、信号伝送遅延を招きやすい。HF PCB基材の誘電率（Dk）は小さくて安定している必要があり、一般的には小さいほど良く、信号の伝送速度は材料の誘電率の平方根に反比例し、高い誘電率は信号伝送遅延をもたらしやすい。できるだけ銅箔の熱膨張係数と一致し、一致しないと冷熱変化中に銅箔が分離するため、その他の耐熱性、耐薬品性、衝撃強度、はく離強度など。HF PCB基材は吸水性が低く、吸水性が高いと湿気時に誘電率と誘電損失をもたらす。

現在多く用いられているHF PCB基材はテフロン材料であり、通常5 GHz以上に用いられる。高周波PCBを製造する際によく使われる板材には、Rogers、ISOLA、Taconic、パナソニック、台耀、国産Wanglingなどがある。

HF PCBの実際の配線におけるいくつかの理論的衝突の問題をどのように処理しますか。

基本的には、型／数的に分割分離することが正しい。信号の引き廻しはできるだけ分割された場所（moat）をまたがないようにし、また電源と信号の還流電流経路（returning current path）を大きくしないように注意してください。結晶振動はアナログの正帰還発振回路であり、安定した発振信号を持つには、loopgainとphaseの規範を満たさなければならないが、このアナログ信号の発振規範は干渉を受けやすく、加ground guard tracesを加えても干渉を完全に分離できない可能性がある。また、遠すぎると、地表面のノイズも正帰還発振回路に影響します。だから、必ず結晶振動とチップの距離を近づけなければならない。

2 G以上の高周波PCBは無線周波回路設計に属し、高速デジタル回路設計の議論の範囲内ではない。一方、無線周波数回路のレイアウト（layout）とルーティング（routing）は、レイアウト配線がすべて分布効果をもたらすため、原理図とともに考慮すべきである。また、無線周波数回路設計のいくつかの受動デバイスはパラメトリック定義、特殊形状銅箔によって実現されるため、EDAツールはパラメトリックデバイスを提供し、特殊形状銅箔を編集することができることが要求されている。Mentor社のboardstationには専用のRF設計モジュールがあり、これらの要件を満たすことができます。また、一般的な無線周波数設計には専用無線周波数回路分析ツールが必要であり、業界で最も有名なのはagilentのeesoftであり、Mentorのツールと良いインタフェースを持っている。

確かに高速配線はEMIの要件と競合することが多い。しかし、基本原則はEMIに加えられた抵抗容量またはferrite beadのためであり、信号のいくつかの電気特性が規範に合わないことはできない。したがって、高速信号が内層を歩くなど、EMIの問題を解決または減らすためには、まず配線とPCBの積層を配置するテクニックを使用したほうがいい。最後に、信号へのダメージを低減するために抵抗容量またはferrite beadを使用します。

科学技術の急速な発展に伴い、設備の機能はますます複雑になり、多くの設備はマイクロ波周波数帯でミリ波を超えるように設計されている。これは、周波数が増加しつつあり、配線板基材に対する要求も高まっていることを意味する。電源信号周波数の増加に伴う基材の損失要求は非常に小さいため、HF PCB高周波板の重要性が浮き彫りになった。