แผงวงจรความถี่สูงได้กลายเป็นองค์ประกอบพื้นฐานหลักในด้านต่างๆ เช่น การสื่อสาร เรดาร์ และดาวเทียม ประสิทธิภาพจะกำหนดความเสถียร อัตราการสูญเสีย และความน่าเชื่อถือโดยรวมของการส่งสัญญาณโดยตรง
1 ลักษณะทางเทคนิคและสถานการณ์การใช้งานของแผงวงจรความถี่สูง-
แผงวงจรความถี่สูงส่วนใหญ่จะใช้ในการส่งสัญญาณที่มีความถี่เกิน 1GHz ซึ่งพบได้ทั่วไปในสถานีฐาน 5G, การสื่อสารผ่านดาวเทียม, ระบบเรดาร์, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านการบินและอวกาศ และสถานการณ์อื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับแผงวงจรทั่วไป อุปสรรคทางเทคนิคส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นในตัวบ่งชี้หลัก 3 ประการ:
ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและปัจจัยการสูญเสียต่ำ
ในการส่งสัญญาณความถี่สูง- ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุอิเล็กทริกจะส่งผลโดยตรงต่อความเร็วของสัญญาณ ในขณะที่ปัจจัยการสูญเสียจะกำหนดระดับการลดทอนพลังงาน ตัวอย่างเช่น ในการสื่อสารด้วยคลื่นมิลลิเมตรของ 5G หากความถี่ของสัญญาณเกิน 28GHz และค่า Dk ของวัสดุแผงวงจรผันผวน 0.1 ข้อผิดพลาดการหน่วงเวลาของสัญญาณจะขยายไปถึงระดับนาโนวินาที ซึ่งอาจทำให้การเชื่อมโยงการสื่อสารล้มเหลว ดังนั้น แผงวงจรความถี่สูง-จึงจำเป็นต้องใช้ซับสเตรตพิเศษ เช่น โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีนและโพลีเมอร์ผลึกเหลว โดยค่า Dk โดยปกติจะควบคุมระหว่าง 2.2-3.5 และ Df ต่ำกว่า 0.001
เทคโนโลยีการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง
แผงวงจรความถี่สูงมักจะรวมโครงสร้างหลาย-ชั้นเข้าด้วยกัน (โดยปกติคือ 6-20 ชั้น) และความแม่นยำของความกว้างของเส้น/ระยะห่างของเส้นจะต้องต่ำกว่า 50 μm โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของรูตัน/ฝังที่มีขนาดเล็กเพียง 0.1 มม. จากตัวอย่างโมดูลเสาอากาศเรดาร์แบบ Phased Array แผงวงจรจำเป็นต้องติดตั้งเส้นไมโครสตริปหลายพันเส้นในพื้นที่ 10 ซม. ² และทำการเชื่อมต่อระหว่างชั้นต่างๆ ผ่านกระบวนการเจาะด้วยเลเซอร์และการกัดด้วยพลาสมา โดยมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดน้อยกว่า 1/10 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์
ความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อม
ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น การบินและอวกาศ แผงวงจรความถี่สูง-จะต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตั้งแต่ -55 องศาถึง+125 องศา และความต้านทานของฉนวนไม่ควรน้อยกว่า 10G Ω ภายใต้สภาวะความชื้น 95% RH บริษัทผู้ผลิตจำเป็นต้องเชี่ยวชาญกระบวนการพิเศษ เช่น การกดสุญญากาศและการเคลือบผิว (เช่น การชุบทองนิเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า) เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการเสียรูปของซับสเตรต
2 ความท้าทายหลักของการผลิตแผงวงจรความถี่สูง-
การผลิตแผงวงจรความถี่สูง-เป็นกระบวนการที่ใช้เทคโนโลยีเข้มข้นโดยทั่วไปซึ่งเกี่ยวข้องกับสาขาสหวิทยาการหลายสาขา เช่น วัสดุศาสตร์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตที่มีความแม่นยำ ความท้าทายหลัก ได้แก่ :
การเลือกและจับคู่พื้นผิว
ข้อกำหนดของวัสดุพิมพ์มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญสำหรับสถานการณ์ความถี่ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ Wi Fi 2.4GHz สามารถใช้ซับสเตรตผ้าแก้วอีพ็อกซี่ FR-4 (Dk mut 4.4) ในขณะที่เรดาร์คลื่นมิลลิเมตร 60GHz ต้องใช้วัสดุ Rogers RT/duroid ® 5880 (Dk{6}}) หรือ TaconicTLY ™ Series องค์กรการผลิตจำเป็นต้องสร้างฐานข้อมูลสารตั้งต้นหลายหมวดหมู่ และดำเนินการทดลอง เช่น การทดสอบค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและการจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน เพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ระหว่างวัสดุและรูปแบบการออกแบบ
การออกแบบความสมบูรณ์ของสัญญาณ
สัญญาณความถี่สูงอาจไวต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ผลกระทบของผิวหนังและการมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งนำไปสู่การบิดเบือนสัญญาณ องค์กรการผลิตจำเป็นต้องร่วมมือกับลูกค้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างแบบสแต็ก เช่น การใช้การออกแบบตัวเก็บประจุ/ตัวเหนี่ยวนำแบบฝัง การเดินสายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล และเทคโนโลยีอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน ควรใช้ซอฟต์แวร์จำลองเพื่อคาดการณ์การสูญเสียและควบคุมการสูญเสียกลับที่ต่ำกว่า -20dB และการสูญเสียการแทรกที่ต่ำกว่า 0.5dB/in
การควบคุมความสม่ำเสมอของกระบวนการ
ยกตัวอย่างกระบวนการสะสมทองแดงทางเคมี ความสม่ำเสมอของความหนาของทองแดงบนผนังรูของแผงวงจรความถี่สูง- จำเป็นต้องได้รับการควบคุมภายใน ± 5% หากความหนาเฉพาะที่ไม่เพียงพอ อาจทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณได้ สายการผลิตจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ AOI ออนไลน์และเกจวัดความหนารังสีเอกซ์-เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของรูรับแสงและความหนาของการเคลือบแบบเรียลไทม์ เพื่อให้มั่นใจว่าผลผลิตผลิตภัณฑ์เป็นชุดมีเสถียรภาพ