5G 통신, 자율 주행 밀리미터파 레이더, AI 데이터 센터의 고속 스위치 등 -고급 전자 기기에서 고주파 고속 인쇄 회로 기판은 이미 시스템 신호 전송의 안정성을 결정하는 핵심 캐리어가 되었습니다. 보통과는 달리fr4 회로 기판기본 회로 연결 요구 사항만 충족하는 재료 선택고주파고속-인쇄 회로 기판은 GHz 주파수 대역에서 신호의 손실 제어, 임피던스 정확도 및 장기-신뢰도를 직접적으로 결정합니다. 오늘 우리는 핵심 지표, 주류 제품 선택, 일반적인 애플리케이션 시나리오에 이르기까지 고주파 및 고속 PCB 재료 선택의 핵심 논리를 체계적으로 분석할 것입니다.
고주파 및 고속-PCB 재료 선택을 위한 6가지 핵심 지표
많은 엔지니어들이 소재를 선택할 때 "변수가 아닌 브랜드만 본다"는 오해에 빠지는 경향이 있습니다. 실제로 보드의 호환성을 판단하는 핵심 기준은 다음과 같은 6가지 지표입니다.
1. 유전상수(Dk) 및 안정성: 이는 고주파 판금의 가장 기본적인 핵심 매개변수로, 낮은 Dk 값과 온도 및 주파수에 따른 최소 변동이 필요합니다. 고주파수 시나리오에서는 제어할 수 없는 신호 전송 속도 편차를 방지하기 위해 Dk 허용 오차를 ± 0.1 이내로 제어해야 합니다. 예를 들어, Rogers RO4350B 보드의 Dk는 -50도 ~ 150도의 넓은 온도 범위 내에서 ±2% 미만의 변동으로 3.48로 안정적으로 제어되어 차량 레이더의 가혹한 환경 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
2. 유전 손실 계수(Df): 전송 중 신호의 에너지 손실을 직접적으로 결정합니다. 10GHz 이상의 고주파수 시나리오에서는 Df 값을 0.005 미만으로 제어하여 장거리 배선 후 고주파수 신호의 과도한 진폭 감쇠 및 신호{4}}대-잡음 비율 문제를 방지해야-합니다. 일반 FR{10}}4 보드의 Df는 일반적으로 0.02보다 높으며 이는 25Gbps 이상의 고속 SerDes 신호 전송에 전혀 적합하지 않습니다.
3. 열팽창 계수(CTE) 매칭: 고주파 고속- 인쇄 회로 기판은 다층 두께의 구리 설계와 함께 제공되는 경우가 많으며 기판의 Z-축 열팽창 계수는 구리 호일의 CTE 특성과 일치해야 합니다. 그렇지 않으면 다중 리플로우 솔더링 공정 중에 금속화 구멍 파괴 및 층간 정렬 불량과 같은 불량 문제가 발생하기 쉽습니다. 고품질 고주파 기판은 세라믹 충진 기술을 통해 수정되어 Z-축 CTE를 30ppm/도 이내로 제어하여 다층 기판의-장기 신뢰성을 크게 향상합니다-.
4. 동박 거칠기: 고주파 신호 전송에서 표피 효과로 인해 전류가 동박 표면의 매우 얇은 층에 집중됩니다. 과도한 동박 거칠기는 도체 손실을 크게 증가시킵니다. 고급 고주파 및 고속-인쇄 회로 기판은 저 프로파일 동박(HVLP)을 사용하여 표면 거칠기를 0.2μm 이내로 제어하므로 밀리미터파 주파수 대역에서 도체 손실을 30% 이상 줄일 수 있습니다.
5. 수분 흡수율: 물을 흡수한 후 보드의 유전 상수 균일성이 직접적으로 변경되어 급격한 임피던스 변화와 신호 손실 증가를 초래합니다. 고주파수 시나리오에서는 보드의 수분 흡수율이 0.1% 미만이 되어야 합니다. PTFE 기반 고주파 재료는 이 표시기에서 일반 에폭시 수지 기판보다 훨씬 더 나은 성능을 발휘합니다.
6. 열전도도: 5G RF 증폭기 및 AI 가속 카드와 같은 시나리오에서 고주파 및 고속 인쇄 회로 기판의 국부 열유속 밀도는 매우 높으므로 0.8W/m · K 이상의 기판 열전도 계수가 필요합니다. 일부 전력 시나리오에서는 국부적 과열로 인한 신호 드리프트를 방지하기 위해 열전도 계수가 2W/m·K를 초과하는 높은 열전도도 보드를 사용해야 합니다.
마이크로 나노 칩 고속-패키징 인쇄 회로 기판 기판: 고주파 디지털 신호 및 광전자 장치 통합 시나리오에 특별히 적합하며 마이크로 나노 레벨 패키징 기술을 사용하여 매우 높은 상호 연결 정확도를 달성하고 100G 광 모듈의 고속-신호 전송에서 뛰어난 성능을 발휘하며 광 칩과 인쇄 회로 기판 간의 상호 연결에서 신호 반사 문제를 해결합니다.
14레이어 4온스 두께 구리 코일 보드: 새로운 에너지 차량의 무선 충전 및 고전력 RF 모듈 시나리오를 위해 개발되었으며 혼합 압력 기술과 결합된 두꺼운 구리 고주파 기판을 사용하여 고전류를 전달하는 동시에 고주파수 신호의 저손실 전송을 보장하고 고전류와 고주파수 신호 간의 어려운 균형이라는 업계의 문제점을 해결합니다.{4}}
Rogers 혼합 압력 다층 기판: RO4350B와 같은 고주파 재료와 일반 fr4 재료를 층간 혼합하여 키 신호 레이어에 저손실 고주파 기판을 사용하고 전력 및 접지 레이어에 열전도율이 높은 fr4를 사용합니다. 이는 고주파 성능을 보장하는 동시에 전체 보드 비용을 크게 절감하며 현재 5G 매크로 기지국 RF 보드의 주류 선택 솔루션입니다.
일반적인 응용 분야에 대한 선택 논리
서로 다른 산업 분야에서 고주파 및 고속 PCB 재료 선택은 완전히 다른 초점을 갖고 있으며 보드의 성능이 높을수록 더 적합합니다.
5G 통신 분야에서는 유전체 안정성과 처리 호환성의 균형을 맞추기 위해 기지국 안테나와 RF 프런트엔드 모듈에 Rogers RO4000 시리즈 세라믹 필러 플레이트가 선호됩니다. 데이터 센터의 200G/400G 고속{5}}스위치 백플레인은 Panasonic Megtron 7과 같은 매우 낮은 Df 고속 기판을 사용하며 25Gbps 이상의 직렬 신호 전송 손실을 제어하는 데 중점을 둡니다.
자동차 전자 분야: 77GHz 밀리미터파 레이더는 유전 상수 온도 계수가 50ppm/도 미만인 고주파 보드를 사용해야 레이더 감지 범위가 차량의 전체 온도 범위인 -40도 ~ 85도 내에서 크게 변동하지 않도록 해야 합니다. 자동차 장착 고속 게이트웨이의 PCB는 수정된 고주파 fr4 보드를 사용하여 비용과 신호 무결성의 균형을 맞추는 동시에 IATF16949 자동차 표준의 신뢰성 요구 사항을 충족합니다.
항공우주 및 방위 분야에서는 위성 통신 장비, 레이더 전파 방해 장치 및 기타 시나리오에 PTFE 기판을 사용한 고주파 인쇄 회로 기판이 선호됩니다. 극한의 우주 환경에서도 안정적인 유전체 성능을 유지하고 특수한 층간 강화 공정을 통해 강한 진동 충격에 저항합니다.
의료 및 테스트 장비 분야에서 MRI RF 코일, 스펙트럼 분석기 및 기타 장비용 고주파 인쇄 회로 기판은 매우 높은 유전 상수 균일성을 요구합니다. 수입된 하이{1}}고주파 보드는 일반적으로 보드의 고르지 못한 로컬 매개변수로 인한 테스트 결과 편차를 피하기 위해 선택됩니다.
fr4 회로 기판, 고주파 PCB