ミニチュア化されたアンテナアプリケーションのための2層ワングリングTP440高周波PCB

小型アンテナアプリケーション向けの 2 層 Wangling TP440 高周波 PCB

導入

RF およびマイクロ波設計の世界では、材料の選択はおそらくエンジニアが行うことができる最も重要な決定です。特定の誘電率、優れた安定性、過酷な環境での信頼性が要求されるアプリケーションの場合、標準の FR-4 材料ではまったく不十分です。このケース スタディでは、要求の厳しいアンテナ アプリケーション向けに設計された、比誘電率 (Dk) 4.4 の独自の高周波熱可塑性プラスチックである Wangling TP440 材料で構築されたカスタム PCB を検証します。このボードは、TP シリーズの機能、特に性能を犠牲にすることなく回路の小型化を可能にする機能を示しています。

プロジェクトの概要と技術仕様

このプロジェクトには、67.5mm x 58.6mm のコンパクトな 2 層リジッド PCB の設計が含まれていました。このボードは、11 個のコンポーネント、19 個のパッド、および 1 つのネットのみを備えたミニマルなデザインが特徴で、その機能の高度に専門化された性質を強調しています。デザインのシンプルさは、選択された素材の効率性の証です。 TP440 コアの固有の特性により、簡単でありながら高性能な回路が可能になります。

完全な構築の詳細は次のとおりです。

• 基材: Wangling TP440 (セラミック充填ポリフェニレンオキサイド樹脂複合材)。
• 層数: 2 層リジッド PCB。
• 基板寸法: 67.5mm x 58.6mm、+/- 0.15mm。
• 最小トレース/スペース: 6/8 ミル。
• 最小穴サイズ: 0.3mm。
• ブラインドビア: いいえ。
• 仕上がり板厚：0.6mm。
• 完成銅重量: 1オンス (35 μm) 外層。
• ビアメッキ厚さ：20μm。
• 表面仕上げ: イマージョンゴールド (ENIG)。
• シルクスクリーンおよびはんだマスク: なし。
• 品質規格: IPC-クラス-2。
• 100% 電気テスト: 出荷前に使用されます。

コア素材: 王陵 TP440

PCB の性能は、そのコア材料である Wangling TP440 に左右されます。この材料は、従来の PCB 基板とは一線を画す、独自の高周波熱可塑性プラスチック シリーズの一部です。グラスファイバーで強化された標準的な素材とは異なり、TP440 の誘電体層はセラミックと PPO 樹脂の正確なブレンドで構成されています。

Wangling TP シリーズの特徴は、調整可能な誘電率 (Dk) です。セラミックとPPO樹脂の比率を調整することで、Dkを3～25の範囲でカスタマイズできます。 TP440 バリアントは、10 GHz での Dk が 4.4 ± 0.09、低誘電正接 (Df) が 0.0010 であるように仕様化されており、高周波数での信号損失を最小限に抑えます。この正確で安定した Dk と超低損失は、信号の完全性が最重要であるアプリケーションにとって非常に重要です。

要求の厳しいアプリケーションに対する主な利点

の選択この PCB の TP440 材料これは、高度なアンテナ システムに特有のいくつかの重要な要件によって推進されました。

小型化: 特定の周波数において、パッチ アンテナなどの回路要素の物理的なサイズは、誘電率の平方根に反比例します。 Dk が高くなると、アンテナの設計を大幅に小さくすることができます。 TP440 の Dk 4.4 は、優れた高周波性能を維持しながら、標準的な素材 (Dk が約 4.3 ～ 4.5 の FR-4 など) と比較して、よりコンパクトなフォームファクターを実現します。

高周波数安定性: TP 材料は、10 GHz 以上の広い周波数範囲にわたって低い誘電損失を維持します。この安定性は、GPS、衛星通信、その他の RF システムなどのアプリケーションで一貫したパフォーマンスを実現するために不可欠です。

環境耐性: このボードは、極端な環境でも信頼性を発揮できるように設計されています。 TP440 材料は、-100 °C ～ +150 °C の長期動作範囲を誇り、航空宇宙、軍事、その他の屋外用途に適しています。また、放射線に対して耐性があり、真空環境にとって重要な特性である低ガス放出を示します。

優れた機械加工性: TP 材料は、壊れやすいセラミック基板と同等またはそれ以上の性能を提供しながら、機械加工がはるかに簡単です。穴あけ、エッチング、せん断などの標準的な方法を使用して加工できるため、セラミックに必要な高価で複雑な取り扱いを回避できます。

製造向け設計 (DFM) と信頼性

この PCB は厳格な品質管理措置を講じて製造されました。製造プロセスは IPC-Class-2 規格に準拠しており、商業および産業環境における高い信頼性を保証します。はんだマスクとシルクスクリーンを省略するという決定は、ミニマリストの RF 設計では一般的な手法である、高周波信号経路の中断やサイズの制約を防ぐ可能性があります。イマージョン ゴールド (ENIG) 表面仕上げの使用により、優れた耐食性と低い接触抵抗を備えた平坦なはんだ付け可能な表面が得られ、RF アプリケーションに最適です。機能を保証するために、ボードは出荷前に 100% の電気テストを受けました。

結論

このカスタム PCB 設計は、Wangling TP440 などの先進的な材料を活用することで、エンジニアが高周波回路設計の限界を押し上げることができることを示す好例です。安定した低損失の誘電率と極めて優れた耐環境性を備えた材料を利用することにより、このコンパクトな PCB は、GPS アンテナ、北斗ナビゲーション システム、ミサイル搭載電子機器、小型アンテナなどの重要なアプリケーションでの使用に最適です。このプロジェクトの成功は、RF およびマイクロ波工学特有の課題に対処するために適切な基板を選択することの重要性を浮き彫りにしました。