RF 및 마이크로파 PCB 설계가 왜 그렇게 어려운가요?

간단히 설명하자면, RF 및 마이크로파 PCB는 고주파에서 작동하도록 설계되었기 때문에 설계 프로세스가 조금 더 복잡합니다. 신호 잡음에 더 민감할 뿐만 아니라 전도성 소재가 필요하고 모서리가 날카롭습니다.

RF 및 마이크로파 PCB는 고주파 신호를 작동하도록 설계되었습니다.

RF 및 마이크로파 회로 기판은 고주파 신호를 작동하도록 설계된 특수 기판입니다. 이러한 기판은 종종 낮은 CTE 재료로 만들어져 고온 조건에서 더 안정적입니다. 또한 여러 레이어를 쉽게 정렬할 수 있습니다. 또한 다층 보드 스택업 구조로 조립 비용을 낮추고 성능을 극대화하는 데 도움이 됩니다. 고주파 신호는 잡음에 매우 민감하므로 설계자는 회로 기판이 이러한 잡음에 대한 내성을 갖출 수 있도록 해야 합니다.

RF PCB에는 고투과성 기판이 필수적입니다. 상대 유전율은 유전 상수와 진공 유전율 사이의 비율입니다. 이 기능은 회로 기판에 필요한 공간을 최소화하기 때문에 중요합니다. 또한 기판 재료는 고온과 저온 모두에서 안정적이어야 하며 습기에 강해야 합니다.

신호 잡음에 더 민감합니다.

고주파 신호 잡음은 RF 및 마이크로파 PCB에서 흔히 발생하는 문제이므로 설계자는 그 영향을 줄이기 위해 특히 주의를 기울여야 합니다. RF 및 마이크로파 신호는 고속 디지털 신호보다 신호 잡음에 대한 허용 오차가 훨씬 낮기 때문에 그 영향을 최소화할 수 있는 방식으로 설계해야 합니다. 신호 노이즈 경로가 중단되지 않도록 하려면 회로 기판에 접지면을 사용해야 합니다.

신호 잡음은 무선 및 마이크로파 PCB에 여러 가지 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 첫째, RF 및 마이크로파 신호는 저항이 가장 적은 경로를 따라 이동하기 때문에 신호 잡음에 더 민감합니다. 주파수가 높은 신호는 인덕턴스가 낮은 경로를 따라 이동하는 경향이 있어 신호 잡음과 울림이 발생할 수 있습니다. 따라서 드라이버에서 수신기까지 연속적인 접지면을 확보하는 것이 중요합니다.

열을 방출하기 위해 전도성 소재가 필요합니다.

RF 또는 마이크로파 인쇄 회로 기판에 전원이 공급되면 전도성 재료가 발생된 열을 방출해야 합니다. 이는 열이 소스에서 더 낮은 온도의 영역으로 흐르는 일반적인 열 흐름 모델을 따라 이루어집니다. 일반적으로 구리와 같은 전도성 소재는 손실 없이 열을 방출할 수 있는 능력이 있기 때문에 RF 애플리케이션에 사용됩니다.

PCB 기판의 유전 상수(Dk)는 열을 얼마나 잘 방출하는지를 결정합니다. 전도성 재료로 만들어진 PCB는 불활성 재료로 만들어진 PCB보다 Dk 값이 낮습니다. Dk 값이 높을수록 PCB의 크기가 작아집니다.

여러 디자인 규칙이 필요합니다.

RF 및 마이크로웨이브 PCB에는 최적의 성능을 위해 따라야 하는 여러 설계 규칙이 있습니다. 예를 들어, RF/마이크로파 PCB의 레이아웃은 RF를 다룰 때 매우 중요한 도체 간 임피던스 정합의 필요성을 고려해야 합니다. 또한 회로 레이아웃은 도체 간의 에너지 교환인 누화 위험을 최소화해야 합니다.

RF/마이크로파 PCB를 설계할 때 또 다른 중요한 규칙은 기판 재료가 낮은 습도를 흡수할 수 있어야 한다는 것입니다. 이렇게 하면 회로 기판에 필요한 공간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 기판 재료에 대한 또 다른 고려 사항은 유전율과 진공 유전율의 비율인 상대 유전율입니다. 이상적으로 RF/극초단파 PCB 재료의 상대적 유전율은 라인 폭과 임피던스 허용 오차를 손상시키지 않으면서 고속 상호 연결을 허용할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다. 이를 위해서는 예비 파라미터와 재료에 대한 신중한 분석이 필요하며, 이는 회로 기판 다이어그램을 사용하여 결정해야 합니다.