Tecnologia RF - Rogers RO4003C e circuito ceramico in allumina

Questo articolo introduce le idee di progettazione PCB del materiale ceramico dell'allumina Rogers RO4003C+ realizza il circuito funzionale dell'onda millimetrica.

Il processo del circuito a film sottile dei circuiti integrati pricipalmente utilizzato nel campo delle onde a microonde e millimetriche e di altri circuiti ad alta frequenza è l'uso di evaporazione sottovuoto, sputtering, galvanizzazione, incisione e altri metodi per fare cablaggio del conduttore, resistenze e film dielettrici isolanti su un substrato lucidato. È caratterizzato da alta precisione di produzione, la larghezza della linea metallica e la spaziatura possono essere 10um (di conseguenza, la larghezza minima della linea e la spaziatura raggiunta dalla maggior parte delle fabbriche di produzione PCB è 100um) e componenti passivi come resistenze, condensatori, induttori e ponti d'aria possono essere integrati. I materiali del substrato più comunemente usati nei circuiti a film sottile sono ceramica, zaffiro, quarzo, vetro, ecc A causa della loro elevata costante dielettrica e stabilità di frequenza, sono molto adatti per circuiti miniaturizzati e circuiti a banda larga. PCB con PCB ad alta frequenza come substrato viene utilizzato come supporto per il collegamento elettrico di componenti elettronici, non solo come matrice per linee di trasmissione del segnale (linee microstrip, linee di striscia, guide d'onda complanari, ecc.), ma anche come supporto per dispositivi attivi ad alta densità. Può anche essere combinato con la tecnologia del circuito a film sottile per introdurre circuiti a film sottile nei circuiti PCB, combinando i vantaggi dei due e ampliando la gamma di applicazione del circuito. Ho cercato di incorporare il substrato ceramico realizzato con tecnologia a film sottile nel circuito a microonde realizzato dalla scheda ad alta frequenza RO4003C per realizzare il dispositivo passivo con requisiti di dimensioni più fini e consentirgli di utilizzare dispositivi confezionati con chip.

Parametri della linea di trasmissione 67GHz (GCPW)

L'uso della tecnologia del film sottile sui substrati ceramici dell'allumina o del quarzo può facilmente realizzare dispositivi del circuito passivo (compresi filtri, divisori di potenza, accoppiatori, ecc.) nella banda di frequenza dell'onda millimetrica e può produrre dispositivi di supporto superficiale della saldatura del pad o flip-chip e può essere ridotto nelle dimensioni. A causa dell'estrema sensibilità alla differenza di altezza del circuito planare nella banda di frequenza d'onda millimetrica, i substrati ceramici e al quarzo preparati con componenti del circuito passivo non possono essere utilizzati direttamente sulla scheda PCB, ma il metodo di affondamento viene utilizzato sulla scheda PCB e la scheda PCB viene scavata Una scanalatura di dimensioni e forma adeguate (equivalenti a un foro cieco), e il fondo della scanalatura è utilizzato come superficie di riferimento elettrica del suolo del substrato ceramico e quindi il substrato ceramico è incorporato nella scanalatura e il metodo di fissaggio è incollaggio adesivo conduttivo epossidico. In questo modo, ho implementato con successo componenti del filtro di commutazione nella gamma di frequenza di 35-67GHz, dove il filtro è implementato su un chip al quarzo e i segnali combinati di ingresso e uscita passano attraverso la linea di trasmissione complanare a terra della guida d'onda (GCPW) sul PCB. Il materiale della scheda PCB è il bordo 4003C di Rogers. La parte di connessione del segnale del wafer di quarzo e del PCB è interconnessa dall'incollaggio del filo d'oro.

L'uso di adesivo epossidico conduttivo per legare ceramica di allumina o quarzo alla scheda PCB deve considerare i coefficienti di espansione termica di due materiali diversi, altrimenti si verificheranno danni da stress durante i processi ad alta e bassa temperatura. Rogers Sheet 4003C è un foglio ampiamente usato nel campo del microonde. I coefficienti di espansione termica assiale X/Y/Z sono rispettivamente 11/14/46 (ppm/grado Celsius), che è relativamente vicino alla ceramica allumina. Buona resistenza meccanica. RO4003C ha una bassa perdita dielettrica (tanδ è di circa 0,0024), la costante dielettrica non cambia significativamente con la temperatura e la frequenza, e il tasso di assorbimento dell'acqua è solo dello 0,04%. Queste proprietà assicurano che possa essere applicato alla banda di frequenza dell'onda millimetrica. La linea di trasmissione adotta la forma di guida d'onda complanare messa a terra per minimizzare l'influenza del cambiamento della costante dielettrica. Nel progetto con la più alta frequenza a 67GHz, i parametri della linea di trasmissione sono mostrati nella figura sottostante e la perdita di inserimento e in banda sono misurati. L'indice di planarità è più ideale.

Inoltre, i dispositivi finiti realizzati su substrati ceramici (come miscelatori, moltiplicatori di frequenza, ecc.) possono essere facilmente applicati alla scheda PCB dopo l'affondamento. Il metodo di installazione del mixer IO è mostrato nella figura sottostante. Il miscelatore IQ nella figura adotta l'anello La colla conduttiva dell'ossigeno è legata alla scanalatura sulla scheda PCB e i segnali di ingresso e uscita sono interconnessi dall'incollaggio del filo d'oro e dalla parte PCB.

Mappa fisica del miscelatore ceramico del substrato e dell'interconnessione del montaggio PCB

Quando si utilizza una scheda dielettrica di processo a film sottile in un PCB, è necessario prestare attenzione al trattamento corrispondente all'interfaccia del segnale ad alta frequenza. Generalmente, si raccomanda che alla connessione del segnale, lo spazio tra i due supporti debba essere mantenuto il più breve possibile entro 0,1 mm. Pertanto, è richiesta la precisione delle dimensioni dello slot della scheda PCB.

Per le specifiche del materiale PCB ad alta frequenza di rogers ro4003c, visualizzare: Rogers RO4003C Scheda tecnica