IC 기판 - 77GHz 자동차 레이더에 적합한 PCB 소재 찾기

자동차 전자 안전 시스템의 작동 빈도가 점점 높아지고 있으며, 77GHz 자동차 레이더 센서가 안전 시스템에 사용되는 것은 언젠가는 도시 교통을 더욱 안전하게 할 것이다.이전 ROG 블로그에서 소개했듯이 77GHz mm 대역의"차량 탑재 레이더"는 설계 및 제조되었습니다.밀리미터파 주파수(30GHz~300GHz)에 사용되는 회로 재료는 일반적으로 30GHz 이하의 마이크로파 주파수의 회로와는 다른 특별한 요구 사항에 직면 해 있습니다.그러나 밀리미터파 회로 설계자의 실천과 경험에 따르면, 일부 회로의 재료 매개변수는 밀리미터파 회로의 고성능과 밀접한 관련이 있을 수 있으며, 일부 회로 재료, 예를 들면 로저스사의 RO3003–¢회로판은 밀리미터파 회로 특성을 가지고 있다.필요한 재료 매개변수는 77GHz 이상의 주파수에서 우수한 성능을 나타낼 수 있습니다.

이전 ROG 블로그에서 설명한 것처럼 밀리미터파 주파수 및 77GHz 저손실 회로를 구현하는 데 사용되는 6가지 핵심 회로 기판 재료의 특성은 다음과 같습니다.

Dk 공차 회로 재료 Df 동박 도체의 표면 거친도 Dk 및 Df 흡수율의 열 안정성 계수 유리 짜임 효과는 77GHz 자동차 레이더 PCB 안테나 및 기타 밀리미터파 회로 응용을 위한 회로 기판 재료 선택 지침으로 사용되어야 할 때,이 여섯 가지 재료의 성능은 RO3003–¢ 회로 기판이 저손실 회로에 매우 적합하다는 것을 크게 보여줍니다.사실, 그 특성이 밀리미터파 회로의 특수한 수요에 매우 적합하기 때문에, RO3003–¢ 회로 기판은 밀리미터파 회로에서 광범위하게 응용되었다.전해(ED) 구리와 더 매끄러운(손실 감소) 압연 구리와 같은 다양한 유형의 동박을 제공하여 설계자가 밀리미터파 회로 응용의 가장 까다로운 요구 사항을 충족시키기 위해 회로 기판의 특성을 정확하게 지정할 수 있습니다.

재료의 6가지 주요 특징

이 여섯 가지 핵심 재료 매개변수와 77GHz 및 기타 밀리미터파 주파수에서의 전기 성능 간의 관계는 무엇입니까?밀리미터파 주파수에서는 신호 파장이 더 짧아 회로기판 재료는 낮은 Dk를 가진 재료만 선택하는 것보다 엄격하게 제어되는 개전 상수 Dk 값을 갖는 것이 더 중요하다. 한편, 엄격하게 제어된 Dk는 더 일관된 성능을 구현할 수 있다.반면 Dk (Isla-Dk) 의 변화는 77GHz 하의 위상 각도가 일치하지 않아 해당 주파수 하의 레이더 센서 성능이 저하될 수 있습니다.

회로에서 추출한 회로 재료의 Dk (또는 설계 Dk라고도 함) 의 Dk 값은 재료의 Dk 공차의 영향을 받고 동박 도체 표면의 거친 정도를 포함한 다른 다양한 회로 기판 재료의 특성의 영향을 받습니다.설계 Dk의 변경 사항을 제어하고 설계 Dk의 변경에 영향을 미치는 다른 회로 특성을 포함하여 77GHz 하단 회로 성능에 영향을 줄 수 있는 설계 Dk 변화를 최소화해야 합니다.설계 Dk의 변화 정도를 결정하는 가장 좋은 방법은 서로 다른 생산 로트에서 여러 샘플의 참조 회로를 정확하고 반복 가능한 측정하는 것입니다.

이와 마찬가지로 77GHz에서 반복 가능한 저손실 회로 성능을 구현하기 위해 보드 재료의 손실 계수(Df)를 엄격히 제어해야 합니다.낮은 Df 보드 소재를 선택하는 것은 주목할 만한 목표이지만 밀리미터파 주파수에서 주파수에 따른 Df의 안정적인 변화를 유지하는 것도 중요하다.Df의 변화는 Dk 변화를 설계하는 또 다른 영향 요소이며, 이로 인해 밀리미터파 주파수의 소파장 신호에서 위상과 주파수 안정성을 유지하기 어렵다.

77GHz의 주파수에서 회로기판 재료의 동박 도체의 표면 거칠음은 도체 손실에 현저한 영향을 미친다.동박은 매끄러울수록 손실이 적다.전해동 (ED) 은 밀리미터파 주파수 회로에 널리 사용되는 동박 도체 유형이지만 거칠기 때문에 구리를 압연하는 것보다 더 높은 손실을 나타낸다.77GHz 및 밀리미터파 주파수에서 보드 재료의 성능을 평가할 때 구리 및 전매질 층의 접착성이 회로의 무선 주파수 성능에 영향을 미치기 때문에 박리 강도 (초기 및 가열 후 포함) 를 무시할 수 없습니다.많은 재료 매개변수와 마찬가지로 전기 성능과 박리 강도 사이에서 ED 구리와 압연 구리 포일을 선택할 수 있습니다.그러나 RO3003–¢ 회로 기판 재료를 사용할 때 압연 구리는 예상 된 저울질에도 불구하고 77GHz에서 매우 낮은 손실 특성을 제공합니다.

밀리미터파 아래에서는 이러한 정교한 회로 특성이 필요하기 때문에, 온도 변화가 회로 기판 재료에 미치는 영향은 77GHz 및 기타 밀리미터파 대역에서의 성능 변화를 초래할 수도 있다.보드 재료가 넓은 범위의 온도 변화에 노출되면 Dk(TCDk)의 열 안정성 계수와 Df(TCDf)의 열 안정성 계수의 과도한 변화는 Dk와 Df의 변화와 동일합니다.이러한 온도 효과는 TCDk 및 TCDf를 상대적으로 엄격하게 제어하는 보드 재료를 선택하여 최소화할 수 있습니다.일반적으로 TCDk가 50 ~ ppm / °C 이하인 보드 재료는 우수한 성능을 갖춘 안정적인 특성으로 간주됩니다.실제 재료의 경우 RO3003–¢ 보드에서 측정된 TCDk는 3ppm/°C입니다.

낮은 흡습성은 대부분의 고주파 회로 기판 재료의 목표 중 하나입니다.밀리미터파 주파수 대역에 사용되는 회로 재료의 경우 작은 차이라도 성능에 영향을 줄 수 있습니다.회로 재료가 너무 많이 흡습되면 손실이 증가하고 습도의 변화에 따라 Dk가 증가합니다.이상적인 작동 조건에서 회로의 성능은 허용될 수 있지만 고습도 작동 조건, 특히 파장이 짧은 밀리미터파 주파수와 같은 실제 응용에서는 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

마지막으로 77GHz 및 기타 밀리미터파 회로에서 고려해야 할 6개의 회로 재료 매개변수에서"유리 짜임 효과"도 회로 Dk를 변화시키는 것으로 알려져 있습니다.많은 회로 재료 중에서 유리천은 재료를 보강하는 데 쓰인다.이렇게 하면 전체 재료 섬유 패턴의 일부 부분이 다른 부분보다 더 많은 유리 섬유를 함유하여 Dk의 변화를 초래할 수 있습니다. 유리 강화 재료의 사용은 회로 재료의 기계적 성능을 증가시키지만 고주파 회로의 재료의 전기적 성능에도 영향을 미칩니다.이상적으로 높은 주파수에서 선택한 재료는 유리천이나 유리섬유를 포함할 필요가 없다.

요구 사항에 맞는 재료 선택

Rogers RO3003–¢ 회로 기판 재료는 77GHz 및 기타 밀리미터파 회로에 대한 여섯 가지 핵심 재료 요구 사항을 충족할 수 있는 것으로 입증되었습니다.RO3003–¢층 전압판은 10GHz에서 일반적인 Df는 0.0010이며 Dk 공차는 ± 0.04로 엄격히 제어되는 손실이 매우 낮은 재료입니다.많은 밀리미터파 회로 설계 엔지니어들은 5밀리미터 두께의 ED 구리 또는 더 매끄러운(저손실) 압연 구리 RO3003–¢ 회로 기판을 회로 재료로 선택한다.또한 0.04% 미만의 낮은 흡습성을 가지고 있으며 TCDk는 -3ppm/°C로 매우 낮습니다.

RO3003 – 회로 기판 재료는 고주파 회로의 6 가지 주요 요구 사항을 반영하기 때문에 77 GHz 및 기타 밀리미터파 회로 설계 엔지니어의 회로 기판 재료에 대한 일반적인 선택이되었습니다.또한 RO3003 – 회로 기판은 유리 천으로 보강하거나 사용하지 않으므로 유리 짜임 문제가 없습니다.그것은 내구성이 강하고 손실이 적은 회로 기판 재료로, 주파수가 높아질 때 신호 출력을 유지해야 하는 회로에 적용되며, 특히 안전성 향상에 집중하는 77GHz 자동차 레이더 시스템에 적합하다!