芬里安 / PCB设计 / 射频电路板设计浅谈

分享

   

射频电路板设计浅谈

2017-10-21  芬里安

射频电路(RF)由于不确定的因素很多,被称作黑色艺术(black art),然而,通过经过实践摸索,我们会发现其也是有章可循,以下将就自己多年工作实践及前人经验,围绕这些方面对射频电路的电路板设计展开讨论:布局、阻抗、叠层、设计注意事项、包边、电源处理,表面处理。

1 关于布局

RF电路布局的原则是RF信号尽量短,且输入远离输出,RF线路最好呈一字排布,其次可以L型排布,也可呈大于90度的钝角(如135度角)排布,还有U型布局,主要取决空间和走线需要,U型布局是条件实在受限时使用,并控制两条平行线间距离至少要2mm。滤波器等高敏感器件需要加金属屏蔽罩,微带线进出屏蔽罩的地方要开槽。RF区域和其他区域(如稳压块区域,数控区域)要分开布局;高功率放大器、低噪音放大器、频率综合器等都需要分开布局,且要用挡墙将它们隔离开来。

2 关于阻抗

与阻抗相关的因素有线宽,介质板厚度,介质板介电常数,铜皮厚度等。射频中经常是用50欧姆作为阻抗匹配的标准,射频介质板选材通常用罗杰斯系列板材,如罗杰斯4350材质的板材,假设我们选择0.254mm厚度的,那么根据仿真,线宽0.55mm,铜皮厚度选择0.5OZ,此时可以控制阻抗为50欧姆。对于其他型号,其他厚度的板材可根据其介电常数及厚度进行仿真,推荐大家使用Polar SI8000阻抗计算工具进行计算,简单便捷。

3 关于层叠结构

RF板顶层一般摆放器件和走微带线,第二层要大面积铺地网络铜皮,底层也要是完整地平面铺铜直接接触腔体平面,中间层走信号线,如果线路复杂,中间需要多层信号线层,那么相邻的信号线层间应添加地平面,且两个信号线层应该垂直走线,即一层线路以横向为主,另外一层以纵向为主,射频电路板由于不能使用非地网络通孔,所以除了地孔外其他网络要使用盲孔设计,如果八层板,为了有效利用叠层,第七层最好为信号线层,这样就会出现大量1到7盲孔,在实际加工中,这样的盲孔设计会造成电路板严重翘曲,解决的办法是使用背钻,即将盲孔按照通孔制作,然后从底部向上控深掏掉此金属化孔的孔铜至第七八层之间,不要掏到第七层,为了性能更加稳定,排除不确定性,可将掏空部分用树脂填塞

4 关于电路板设计中注意事项

1)双工器、混频器和中频放大器总是有多个RF、IF信号相互干扰,因此必须将干扰减到最小。RF与IF走线应尽可能走十字交叉,并尽可能在它们之间隔一块接地铜皮,并多打接地过孔。

2)射频板的微带线的2倍线宽范围内尽量少放置非地过孔,且过孔尺寸要尽量小,不仅可以减少路径电感,这样主接地平面的铺铜会尽量完整,并放置射频信号能量藉由过孔穿递出去,造成泄漏

3)射频板的微带线上要开窗处理,即不要绿油阻焊,实测显示,对射频电路性能有改善效果

4)射频信号的边缘要在平行于射频线1.5倍线宽的距离两边分别放置一排地孔,此距离不能过近,仿真显示铺地若离微带线过近,一部分RF能量就会耦合到地上,会造成一定的损耗,地孔要小而密,直径一般0.2mm到0.3mm,距离一般为0.6mm到1mm,此铺地孔可以抑制微带线间的串扰,实际布线中,由于有些电路板内层中有信号线,且线路错综复杂,经常会有很多地方不能放置隔离孔,那么解决的办法是,将会碰到信号线的接地地孔改为1到2盲孔形式,这样就大大的保留了地孔的完整性,串扰得到有效抑制

5 关于包边

电路板的包边处理,射频电路板的四周地网络金属化包边处理可以减少射频信号的损耗,由于电路板在实际的制作过程中是拼板制作,而对板边的金属化制作要求需要包金属边处的外形在过孔沉铜前就切开,而此时电路板还没有制作结束,所以板与板之间必须要通过一些连接带连在一起,因此不能全部切开,一般我们会将这些连接带放置于远离RF区域,且尽量的短,一般板厂会要求每边要有两处连接带,且不短于5mm,一般RF输入输出之处的微带线都是要顶到板边的,在此位置我们都会要求板厂包边完整,由于包边是和大地同网络,这样就会和微带线短路,那么就要求我们的电路板在回到我公司工艺装配部门后,要用手术刀对其轻轻刮开一道口,与地网络分开,我们之所以这样做是为了包边尽量的完整,连接带远离RF区

6 关于射频电路电源的处理

众所周知,电路的电源需要去耦电容对电源进行滤波,去除干扰,RF芯片对电源更加敏感,需要用去耦电容和隔离电感滤电源部分的噪声干扰,射频电路的电源应该在引入电路板后立刻进行滤波,经稳压块分配给电路中各个部分,为了减少电流损耗及产生压降,电源最好经由内层由盲孔传递给需要的器件,RF电路的电源一般不需要分割平面,整块的电源平面会与RF信号互相干扰,因此只需满足电流要求在内层通过线的形式供电,但为了避免压降,电源线要尽量不要绕来绕去,要尽量短,并且不能和微带线重叠走线,还要避免环路,另外芯片周围的去耦电源引入电源及接地焊盘上的过孔放置要距离电容焊盘尽量近,并且电容的接地焊盘需要大面积铺设铜皮,此处应该注意过孔应该根据电流大小选择孔径及数量。

7 关于表面处理

射频板经常需要金丝键合,普通表面处理不能够满足,常规要使用电镀厚金的处理方式,并且控制金厚在2um以上,才可达到金丝键合的附着力要求,并且和金的纯度有着很大的关系。由于镀金工艺要求所以焊盘必须有物理连接,才可以通过电镀的形式将全部的焊盘镀上金,这就出现了我们设计的电路板中本不该连在一起的两个焊盘之间有一根细细的工艺线,在电路板焊接之前需要手工剔除,不仅耗时还会破坏线路的平滑完整,对于复杂的多层板留工艺线这样做不太现实,在实际镀金过程中,一般是通过在铜皮上压铝丝然后再电镀金,镀金后剔除铝丝的方式,这种的弊端就是铝丝压丝点处镀不上金。化学沉镍钯金工艺经实践证明可以实现完美的键合效果,并且不需要工艺线,通过控制金属镍、钯、金的厚度即可实现,镍一般按照常规厚度无需特殊管控,钯和金的厚度一般控制在3微英寸即可

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。如发现有害或侵权内容,请点击这里 或 拨打24小时举报电话:4000070609 与我们联系。

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多

    ×
    ×

    ¥.00

    微信或支付宝扫码支付:

    开通即同意《个图VIP服务协议》

    全部>>