Tecnología de microondas - Minimización de la pérdida de señal de la placa de circuito de alta frecuencia

Con el crecimiento de los teléfonos móviles, Acceso a Internet, Y dispositivos portátiles, Cantidad de información transmitida Circuito de alta frecuencia Tabla Ha aumentado dramáticamente. Procesamiento de datos masivos en sistemas electrónicos, Placa de circuito impreso El requisito de transmisión de señales RF de alta velocidad es cada vez mayor, La velocidad de transmisión ha estado aumentando. En un rango de frecuencia más alto de GHz, how to reduce Este rf signal loss (also known as insertion loss) becomes increasingly significant. La pérdida de inserción se refiere a la pérdida de potencia de la señal causada por la inserción de un dispositivo en una línea de transmisión o fibra óptica., Expresado en DB. La pérdida de inserción causará que el borde ascendente de la señal disminuya o aumente la tasa de error de bits.

Todo Placa de circuito impreso Materiales sometidos a pérdidas de señales de radiofrecuencia conducidas y dieléctricas. La pérdida conductiva es resistiva, causada por la capa conductora de cobre utilizada en Placa de circuito de alta frecuencia. Por otra parte, the dielectric loss is related to the substrate (insulating material) used in the Placa de circuito impreso. Esta columna se centrará en la pérdida de conductividad eléctrica causada por la capa de cobre.

El estudio de la pérdida de transmisión implica la representación del comportamiento eléctrico (matriz de dispersión) de la red eléctrica lineal en DB bajo diferentes estímulos en estado estacionario y aumento de la frecuencia de la señal (GHz). La pérdida de transmisión, también conocida como pérdida de inserción, es la pérdida adicional causada por la introducción de DUT entre las capas de correlación medidas. La pérdida adicional puede deberse a la pérdida inherente y / o al desajuste del dispositivo medido. En caso de pérdida adicional, la pérdida de inserción se define como positiva. El valor negativo (DB) de la pérdida de inserción se define como la ganancia de inserción.

Efecto cutáneo

A diferencia de la corriente directa o alterna que fluye a través de un conductor, La corriente RF no penetra en el conductor, sino que tiende a fluir a lo largo de la superficie del conductor.. Esto se llama efecto cutáneo. La pérdida de señal en la capa conductora de cobre está directamente relacionada con el fenómeno del "efecto cutáneo". La profundidad de la piel es la profundidad del conductor para la corriente RF. En general, Actuar como Alta frecuenciaAumento, Usar menos conductores, Como se muestra en la figura 1.

Debido al "efecto cutáneo", dos fenómenos que afectan directamente a la pérdida de inserción son la rugosidad del cobre (figura 1) y las propiedades del recubrimiento superficial utilizado. En comparación con el cobre, los recubrimientos superficiales que contienen níquel no eléctrico (por ejemplo, precipitación de níquel no eléctrico (enig) y precipitación de paladio de níquel no eléctrico (enepi)) muestran una mayor pérdida de inserción debido a las propiedades de Resistencia del níquel no eléctrico. Los recubrimientos más nuevos, como la deposición electrolítica de paladio (EPG) y la deposición electrolítica de paladio (igepig), son procesos óptimos para lograr una pérdida mínima de inserción en aplicaciones de alta frecuencia.

Rugosidad superficial del cobre

En una estructura multicapa, la superficie del cobre se coarsena para mejorar la adherencia entre el conductor y el Medio. Coarsening By Chemical or mechanical methods to form a fixed Position of Resin. Esto es válido tanto para aplicaciones de corriente no RF como para señales RF de baja frecuencia. Sin embargo, la profundidad de la piel disminuye a medida que la frecuencia aumenta a 10 GHz o más. Cuando la profundidad de la piel es igual o inferior a la rugosidad de la superficie de cobre (figura 1), la rugosidad dará lugar a un aumento de la resistividad del conductor y afectará a la pérdida del conductor y a la respuesta del ángulo de fase del circuito.

Figura 1: efecto cutáneo del conductor de cobre

Actuar como Alta frecuenciaAumento de la señal, Las señales eléctricas se acercan cada vez más a la superficie del conductor de cobre, Esto aumenta la resistencia y la pérdida de transmisión.

Los circuitos que utilizan cobre con una superficie rugosa sufrirán más pérdidas de conductores que el cobre con una superficie lisa. Más específicamente, la superficie de cobre en la interfaz sustrato - cobre es un problem a de rugosidad de la superficie relacionado con la pérdida del conductor. Los recientes avances en la mejora de la adherencia de las láminas multicapas van más allá del recubrimiento estándar de óxidos negros y marrones.

Hoy en día, la mayoría de las capas internas dependen del grabado químico para enrutar ligeramente para lograr la máxima Unión. Sin embargo, el coarsening no es un método para minimizar la pérdida de señal del conductor. La industria está seleccionando adhesivos químicos para mejorar la adherencia de los conductores que llevan señales RF de alta frecuencia. También es muy eficaz para superficies de cobre lisas.

Un sistema de unión química disponible es la combinación de deposición de estaño y tratamiento de agentes de acoplamiento de Silano. Este tratamiento se lleva a cabo generalmente en equipos de transporte horizontal y produce una buena adherencia entre el conductor y el Medio. Un artículo [1] informa que "los estudios han demostrado que los tipos de láminas de cobre con diferentes rugosidad tienen un efecto directo en la pérdida de inserción de la estructura de la tira. Los proveedores químicos están proporcionando nuevos tratamientos para minimizar la pérdida de inserción del conductor y la rugosidad de la superficie".

Rugosidad superficial del cobre

El dispositivo portátil es el factor clave que impulsa la miniaturización de los diseñadores de circuitos. Para tales aplicaciones:, Alineación fina y espaciamiento estandarizado. Además, the demand for lead bonding is focused on ni-gold (ENIG) and Ni-palladium (ENEPIG) coatings. Cuando se trate de la transmisión de la señal RF descrita anteriormente: Alta frecuencia ((10 GHz)), Necesidad de cumplir ciertas limitaciones. El recubrimiento electrolítico de níquel es parte de la superficie del conductor. En comparación con el cobre, Pérdida de transmisión relacionada con el efecto cutáneo del recubrimiento electrolítico de níquel.

Los nuevos recubrimientos superficiales se pueden utilizar para la transmisión de radiofrecuencia de alta frecuencia. Estos recubrimientos eliminan o reducen el uso de en. En la actualidad, el oro precipitado sin paladio galvanizado (EPG) es el más común. Presenté este epigrama en mi última columna. Este artículo se centra en la pérdida de inserción.

Figura 2: comparación de las pérdidas de inserción de los recubrimientos superficiales que contienen níquel, níquel delgado y níquel libre

La figura 2 incluye un parámetro de dispersión (parámetro s) como relación entre la frecuencia de la señal en un eje vertical y horizontal. En el parámetro s, la dispersión se refiere a cómo se ven afectados cuando la corriente y el voltaje en la línea de transmisión se encuentran con discontinuidades causadas por la inserción de la red en la línea de transmisión. La línea de base se establece mediante la introducción del dispositivo de ensayo y se mide una nueva curva. La diferencia es la pérdida de transmisión o inserción en DB.

Figure 2 compares the insertion losses of ni (two ENEPIG and one Enig), little nickel (thin nickel ENEPIG), and no nickel (EPIG and IGEPIG) surface coatings. Sólo 4 enemas de níquel delgado.0 μ Ins (0.1 μm) for electroless nickel plating. Igepig es una variante de epig. EPIC deposited on Copper Surface through palladium Leaching Catalyst. Igepig utiliza una capa de oro como catalizador para depositar paladio químico.

Con el desarrollo de la industria, con la tendencia de la transmisión de datos a gran escala y la miniaturización, the Placa de circuito de alta frecuencia Fabricante de Placa de circuito impreso Msignal transmission will continue to increase. Por ejemplo:, Cuando se trate de frecuencias de radiofrecuencia superiores a 10 GHz, Debido a la rugosidad del cobre y al tipo de recubrimiento superficial, debe mantenerse un cierto margen para reducir al mínimo la pérdida de transmisión..