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Análisis de la influencia del Tela y la tecnología en el circuito de PCB DK y la consistencia de fase
A medida que aumenta la frecuencia, Es cada vez más difícil controlar la consistencia de la fase Placa de circuito impreso(PCB) Material. Predicción exacta Placa de circuito El Tela no es una tarea simple o rutinaria. The signal phase of a high-frequency and high-speed PCB depends to a large extent on Este structure of the transmission line processed from it and the dielectric constant (Dk) of the Placa de circuito Tela. The lower the Dk of the medium is (for example, DK del aire es de aproximadamente 1.0), Cuanto más rápido se propagan las ondas electromagnéticas. Con el aumento de DK, La propagación de ondas se ralentizará, Este fenómeno también puede influir en la respuesta de fase de la señal transmitida.. Cuando DK del medio de transmisión cambia, La fase de onda cambiará, Debido a que DK inferior o superior hará que la señal en el medio de transmisión sea más rápida o lenta.
El DK del material de la placa de circuito es generalmente anisotrópico y tiene diferentes valores DK en tres dimensiones (3d) de longitud, anchura y espesor (correspondientes a los ejes X, y y z). Para algunos tipos especiales de diseño de circuitos, no sólo se debe considerar la diferencia DK, sino también la influencia del procesamiento y fabricación de circuitos en la fase. Con el aumento de la frecuencia de funcionamiento de los PCB, especialmente en las frecuencias de microondas y ondas milimétricas, como la infraestructura de la red de comunicaciones inalámbricas celulares de quinta generación (5G), el sistema avanzado de asistencia a la conducción (Adas) en los vehículos electrónicos auxiliares, la estabilidad de fase y la previsibilidad serán Cada vez más importantes.
Entonces, qué causó Placa de circuito Material alterado? En algunos casos, the difference in Dk on the PCB is caused by the material itself (such as changes in copper surface roughness). En otros casos, the Fabricación de PCB Este proceso también dará lugar a cambios en DK. Además, the harsh Entorno de trabajo (such as higher working temperature) will also change the Dk of the PCB. Mediante la comprensión de las propiedades de los materiales, Proceso de fabricación, working environment, Incluso el método de ensayo DK, Cómo estudiar el cambio de PCB DK. Esto permite una mejor comprensión y predicción de la transición de fase de los PCB, Y minimizar su impacto.
La anisotropía es una característica importante de los materiales de la placa de circuito. Las características de DK son muy similares al "Tensor" en matemáticas tridimensionales. Los diferentes valores DK en los tres ejes resultan en diferencias en el flujo eléctrico y la intensidad del campo eléctrico en el espacio tridimensional. Dependiendo del tipo de línea de transmisión utilizada en el circuito, la fase del Circuito con la estructura de acoplamiento puede variar por la anisotropía del material, y el rendimiento del circuito depende de la dirección de la fase en el material de la placa de circuito. En general, la anisotropía del material de la placa de circuito varía con el espesor de la placa y la frecuencia de funcionamiento, y la anisotropía del material con un valor DK más bajo es menor. Los materiales de refuerzo de relleno también pueden causar este cambio: las placas de circuitos con refuerzo de fibra de vidrio suelen ser más anisotrópicas que las placas de circuitos sin refuerzo de fibra de vidrio. Cuando la fase es un indicador clave y el DK del PCB es parte del modelado del diseño del Circuito, la descripción y comparación de los valores DK entre los dos materiales deben dirigirse al DK en el mismo eje. Para más detalles sobre los diversos factores que alteran el material de la placa de circuito DK, incluidos los métodos de medición, consulte el "Webinar" de Rogers para ver cómo los materiales de circuito y la fabricación influyen en el cambio de la placa de circuito DK y la consistencia de fase "cómo el proceso de fabricación afecta el cambio de la placa de circuito DK y la consistencia de fase".
Debate sobre el diseño de DK
La DK efectiva del circuito depende de cómo las ondas electromagnéticas se propagan a través de un tipo particular de línea de transmisión. Dependiendo de la línea de transmisión, una parte de las ondas electromagnéticas se propaga a través del material dieléctrico del PCB, mientras que la otra parte se propaga a través del aire alrededor del PCB. El valor DK del aire (aproximadamente 1,00) es inferior a cualquier material de circuito. Por lo tanto, el valor efectivo de DK es esencialmente un valor combinado de DK, que consiste en las ondas electromagnéticas que se propagan en el conductor de la línea de transmisión, las ondas electromagnéticas que se propagan en el material dieléctrico y se propagan en el aire alrededor del sustrato por la acción combinada de las ondas electromagnéticas. El "diseño DK" trata de proporcionar un DK más práctico que el "efectivo DK", ya que el "diseño DK" (diseño DK) también tiene en cuenta los efectos combinados de diferentes técnicas de línea de transmisión, métodos de fabricación, conductores e incluso métodos de ensayo para medir el DK. El DK de diseño es el DK que se extrae cuando se prueba el material en forma de Circuito, y también es el valor DK más adecuado para el diseño y simulación de circuitos. El diseño de DK no es un DK efectivo del Circuito, sino un material determinado midiendo el DK efectivo. El diseño de DK puede reflejar el rendimiento real del circuito.
La rugosidad de la superficie de las láminas de cobre conductor de PCB con diferentes espesores tiene diferentes efectos en el diseño DK y la respuesta de fase del circuito.. El material más grueso del sustrato se ve menos afectado por la rugosidad de la superficie del conductor de cobre. Incluso para conductores de cobre con superficies rugosas, En este punto, el valor de DK diseñado está más cerca del DK dieléctrico del material del sustrato.. Por ejemplo:, Rogers 6.6 millones RO 4350b... Placa de circuito El valor medio de DK de diseño del material es 3.96 de 8 a 40 GHz. Para el mismo material de 30 mils de espesor, Diseño DK reducido a 3.En promedio 68 en el mismo rango de frecuencia. When the thickness of the material substrate is doubled again (60 mils), Diseño DK 3.66., Esto es esencialmente DK inherente al medio laminado reforzado con fibra de vidrio.
De los ejemplos anteriores se puede ver que el sustrato dieléctrico más grueso se ve menos afectado por la rugosidad de la lámina de cobre, y el valor de DK de diseño es relativamente bajo. Sin embargo, si se utilizan circuitos más gruesos para producir y procesar circuitos, especialmente a frecuencias de onda milimétrica con longitudes de onda más pequeñas de la señal, será más difícil mantener la amplitud de la señal y la coherencia de fase. Los circuitos con mayor frecuencia suelen ser más adecuados para circuitos más delgados, y la parte dieléctrica del material tiene menos influencia en el diseño de DK y el rendimiento del circuito. En cuanto a la pérdida de señal y el rendimiento de fase, el sustrato de PCB más delgado se verá más afectado por el conductor. En la frecuencia de onda milimétrica, son más sensibles a las características del conductor (como la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre) que a los sustratos gruesos para el diseño de materiales de circuito DK.
Cómo seleccionar un circuito de línea de transmisión
En radiofrecuencia / microondas y frecuencias de onda milimétrica, los ingenieros de diseño de circuitos utilizan principalmente las siguientes técnicas convencionales de línea de transmisión, como MICROSTRIP, STRIPLINE y Ground coplanar WAVEGUIDE (gcpw). Cada tecnología tiene diferentes métodos de diseño, desafíos de diseño y ventajas relacionadas. Por ejemplo, la diferencia en el comportamiento de acoplamiento del circuito gcpw afectará al diseño del circuito DK. Para circuitos gcpw estrechamente acoplados y líneas de transmisión estrechamente espaciadas, el uso de aire entre regiones coplanares acopladas puede lograr una propagación electromagnética más eficiente y reducir la pérdida. Baja al mínimo. Mediante el uso de conductores de cobre más gruesos, las paredes laterales del conductor de acoplamiento son más altas, y el uso de más rutas de aire en la región de acoplamiento puede minimizar la pérdida del Circuito, pero lo más importante es entender los cambios correspondientes causados por la reducción del espesor del impacto del conductor de cobre.
Muchos factores influyen en el diseño de circuitos y materiales de placas dados DK. Por ejemplo:, the temperature coefficient Dk (TCDk) of the Placa de circuito Efecto de la medición de la temperatura de funcionamiento de los materiales en el diseño y las propiedades de la DK. Representación de valores tcdk más bajos Placa de circuito Este material depende menos de la temperatura. Lo mismo, high relative humidity (RH) will also increase the design Dk of Placa de circuito materials, Especialmente adecuado para materiales higroscópicos altos. Características Placa de circuito material, Proceso de fabricación de circuitos, Además, los factores inciertos en el entorno de trabajo pueden influir en el diseño del sistema DK. Placa de circuito material. Sólo conociendo estas características y teniendo plenamente en cuenta estos factores en el proceso de diseño se puede minimizar su impacto..
