Mengapa Sangat Sulit Merancang PCB RF dan Gelombang Mikro?

Untuk penjelasan yang paling sederhana, PCB RF dan gelombang mikro didesain untuk beroperasi pada frekuensi tinggi, sehingga proses desainnya sedikit lebih rumit. Selain lebih peka terhadap derau sinyal, PCB ini memerlukan bahan konduktif dan memiliki sudut yang tajam.

PCB RF dan gelombang mikro dirancang untuk mengoperasikan sinyal frekuensi tinggi

Papan sirkuit RF dan gelombang mikro adalah papan khusus yang dirancang untuk mengoperasikan sinyal frekuensi tinggi. Papan ini sering kali dibuat dari bahan CTE rendah, sehingga lebih stabil dalam kondisi suhu tinggi. Papan ini juga memungkinkan penyelarasan yang mudah dari beberapa lapisan. Selain itu, mereka memiliki struktur penumpukan papan multilayer yang membantu menurunkan biaya perakitan dan memaksimalkan kinerja. Sinyal frekuensi tinggi sangat sensitif terhadap kebisingan, dan desainer perlu memastikan bahwa papan sirkuit mereka akan tahan terhadap kebisingan ini.

Substrat dengan permitivitas tinggi sangat penting untuk PCB RF. Permitivitas relatif adalah rasio antara konstanta dielektrik dan permitivitas vakum. Fitur ini penting karena meminimalkan jumlah ruang yang dibutuhkan pada papan sirkuit. Selain itu, bahan substrat harus stabil pada suhu tinggi dan rendah, dan harus tahan terhadap kelembapan.

Mereka lebih peka terhadap kebisingan sinyal

Derau sinyal frekuensi tinggi merupakan masalah umum pada PCB RF dan gelombang mikro, dan perancang harus sangat berhati-hati untuk mengurangi efeknya. Sinyal RF dan gelombang mikro memiliki toleransi yang jauh lebih rendah terhadap derau sinyal daripada sinyal digital berkecepatan tinggi, dan harus dibentuk sedemikian rupa untuk meminimalkan efeknya. Untuk memastikan jalur derau sinyal tidak terganggu, bidang arde harus digunakan pada papan sirkuit.

Derau sinyal dapat menimbulkan sejumlah efek negatif pada PCB radio dan gelombang mikro. Pertama, sinyal RF dan gelombang mikro lebih sensitif terhadap derau sinyal karena sinyal bergerak di sepanjang jalur yang paling sedikit hambatannya. Sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi cenderung mengambil jalur dengan induktansi rendah, yang dapat menyebabkan derau sinyal dan dering. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan bidang arde yang kontinu dari driver ke receiver.

Mereka membutuhkan bahan konduktif untuk menghilangkan panas

Apabila daya dialirkan ke papan sirkuit cetak RF atau gelombang mikro, bahan konduktif harus membuang panas yang dihasilkan. Hal ini dilakukan dengan mengikuti model aliran panas secara umum di mana panas mengalir dari sumber ke area dengan suhu yang lebih rendah. Biasanya, bahan konduktif seperti tembaga digunakan untuk aplikasi RF karena memiliki kemampuan untuk menghilangkan panas tanpa kehilangan.

Konstanta dielektrik (Dk) dari substrat PCB menentukan seberapa baik substrat tersebut membuang panas. PCB yang terbuat dari bahan konduktif memiliki nilai Dk yang lebih rendah daripada yang terbuat dari bahan lembam. Nilai Dk yang tinggi menghasilkan PCB yang lebih kecil.

Mereka membutuhkan beberapa aturan desain

PCB RF dan gelombang mikro memiliki beberapa aturan desain yang harus diikuti untuk mendapatkan kinerja yang optimal. Sebagai contoh, tata letak PCB RF/microwave harus memperhitungkan kebutuhan pencocokan impedansi antara konduktor, yang sangat penting ketika berurusan dengan RF. Selain itu, tata letak sirkuit juga harus meminimalkan risiko crosstalk, yang merupakan pertukaran energi antar konduktor.

Aturan penting lainnya ketika mendesain PCB RF/microwave adalah bahan substrat harus mampu menyerap kelembapan rendah. Hal ini akan membantu mengurangi jumlah ruang yang dibutuhkan untuk papan sirkuit. Pertimbangan lain untuk bahan substrat adalah permitivitas relatif, yaitu rasio konstanta dielektrik terhadap permitivitas vakum. Idealnya, permitivitas relatif bahan PCB RF/microwave harus cukup tinggi untuk memungkinkan interkoneksi berkecepatan tinggi tanpa mengorbankan lebar jalur dan toleransi impedansi. Hal ini memerlukan analisis yang cermat terhadap parameter dan bahan awal, yang harus ditentukan dengan menggunakan diagram papan sirkuit.

Perbedaan Antara Desain Papan Fleksibel dan PCB Kaku

Jika Anda tertarik dengan PCB fleksibel, Anda mungkin bertanya-tanya apa perbedaan antara desain papan fleksibel dan papan kaku. Meskipun keduanya menggunakan FR4 sebagai bahan isolasi utama, ada beberapa perbedaan antara papan fleksibel dan papan kaku. Perbedaan utama pertama adalah bahwa papan fleksibel dapat dipasang atau ditempelkan pada suatu permukaan. Perbedaan besar lainnya adalah bahwa PCB fleksibel dapat memiliki film pelindung yang ditambahkan ke dalamnya. Perbedaan terakhir antara PCB kaku dan PCB fleksibel adalah jenis bahan isolasi yang digunakan.

FR4 adalah bahan insulasi kaku yang paling umum untuk PCB fleksibel

PCB kaku dibuat dari laminasi epoksi FR4. Biasanya, bahan ini adalah bahan yang paling murah untuk produksi PCB. Namun, bahan ini tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kinerja suhu tinggi. Untuk mengatasi hal ini, produsen menggunakan laminasi suhu tinggi pada inti FR4. Hal ini menghasilkan pengurangan biaya, peningkatan daya tahan, dan peningkatan kinerja.

PCB fleksibel dibuat dari bahan yang fleksibel, seperti film poliester atau polimida. Bahan-bahan ini tidak mahal, tetapi tidak ideal untuk sirkuit frekuensi tinggi. PCB kaku membutuhkan bahan FR4 agar dapat berfungsi secara efisien. PCB kaku juga digunakan dalam industri medis dan farmasi serta berbagai jenis peralatan.

Ada banyak pertimbangan ketika memilih PCB FR4, tetapi yang paling penting adalah kualitas produk. Meskipun banyak produsen membuat produk yang terjangkau, Anda tidak boleh berkompromi dengan kualitas. Ketebalan penting dalam menentukan jumlah lapisan pada papan. Lembaran yang lebih tebal akan bertahan lebih lama. Selain itu, pastikan pencocokan impedansi sudah benar, yang sangat penting dalam rangkaian listrik apa pun.

FR4 memiliki konstanta dielektrik yang sangat tinggi, yang membuatnya ideal untuk suhu tinggi dan kondisi mekanis. Namun demikian, FR4 tidak direkomendasikan untuk aplikasi frekuensi tinggi. Untuk aplikasi ini, laminasi frekuensi tinggi adalah pilihan yang lebih baik.

Konduktor offset dalam desain papan fleksibel

Konduktor offset adalah elemen penting dalam desain sirkuit fleksibel. Meskipun mereka adalah pilihan yang bagus untuk banyak aplikasi, mereka juga dapat menyebabkan masalah. Mereka dapat rusak selama perakitan, penggunaan, dan penanganan. Untuk mencegah hal ini terjadi, bahan yang digunakan adalah penting. Ada banyak jenis bahan yang digunakan, dan produsen harus memutuskan jenis mana yang paling sesuai dengan kebutuhan mereka. Beberapa bahan yang umum digunakan untuk sirkuit fleksibel adalah tembaga dan polimida.

Jejak offset membantu mencegah tekanan berlebih agar tidak terkonsentrasi pada konduktor luar selama pembengkokan. Fitur tembaga harus memiliki ruang bebas minimum 0,025 inci pada lapisan eksternal. Selain itu, penting untuk menyeimbangkan ketebalan lapisan fleksibel. Selain itu, lapisan fleksibel dapat digunakan berpasangan. Penting juga untuk menjauhkan perekat fleksibel dari area yang kaku. Selain itu, tata letak paralel membantu menghilangkan tekanan mekanis.

Sirkuit fleksibel biasanya menampilkan dua jenis sirkuit fleksibel: kaku dan fleksibel. Sirkuit fleksibel fleksibel sering disebut sebagai desain papan fleksibel. Jenis papan ini terbuat dari beberapa lapisan tembaga, dan setiap lapisan dapat ditekuk ke berbagai derajat. Radius tekukan penting untuk mempertahankan bentuk dan integritas sirkuit.

Sirkuit fleksibel berbeda dengan sirkuit kaku, tetapi banyak prosesnya yang sama. Bahan fleksibel, biasanya polimida berlapis tembaga, dibor, dilapisi, dicitrakan, dan dikembangkan. Kemudian dipanggang untuk menghilangkan kelembapan berlebih. Terakhir, ditutup dengan lapisan penutup, yang mencegah papan terkelupas dan retak.