Teknologi Microwave - Rogers RO4003C dan sirkuit keramik alumina

Artikel ini memperkenalkan idea rancangan PCB Rogers RO4003C+ bahan keramik alumina menyadari litar fungsi gelombang milimeter.

Proses sirkuit filem tipis sirkuit terintegrasi yang terutama digunakan dalam medan gelombang mikrogelombang dan milimeter dan sirkuit frekuensi tinggi lainnya adalah penggunaan evaporasi vakum, sputtering, electroplating, etching dan kaedah lain untuk membuat wayar konduktor, resistor dan mengisolasi filem dielektrik pada substrat bersinar. Ia berkaraterisasi oleh ketepatan produksi tinggi, lebar garis logam dan jarak boleh menjadi 10um (sepadan dengan itu, lebar garis minimum dan jarak yang dicapai oleh kebanyakan kilang penghasilan PCB adalah 100um), dan komponen pasif seperti resistor, kondensator, induktor, dan jembatan udara boleh disertai. Bahan-bahan substrat yang paling biasa digunakan dalam sirkuit filem tipis adalah keramik, safir, kuarz, kaca, dll. Kerana konstan dielektrik tinggi dan kestabilan frekuensi mereka, mereka sangat sesuai untuk sirkuit miniaturized dan sirkuit jalur lebar. PCB dengan PCB frekuensi tinggi sebagai substrat digunakan sebagai pembawa untuk sambungan elektrik komponen elektronik, bukan sahaja sebagai matriks untuk garis penghantaran isyarat (garis microstrip, garis strip, panduan gelombang koplanar, dll.), tetapi juga sebagai pembawa untuk peranti aktif densiti tinggi. Ia juga boleh digabung dengan teknologi sirkuit filem tipis untuk memperkenalkan sirkuit filem tipis ke dalam sirkuit PCB, menggabungkan keuntungan kedua-dua, dan memperluas julat aplikasi sirkuit. Saya cuba memasukkan substrat keramik yang dibuat oleh teknologi filem tipis ke dalam papan sirkuit gelombang mikro yang dibuat oleh papan frekuensi tinggi RO4003C untuk menyedari peranti pasif dengan keperluan saiz yang lebih baik dan memungkinkannya untuk menggunakan peranti pakej cip.

Parameter garis penghantaran 67GHz (GCPW)

Penggunaan teknologi filem tipis pada substrat keramik alumina atau kuarz boleh dengan mudah menyedari peranti sirkuit pasif (termasuk penapis, pembahagi kuasa, kopler, dll.) dalam band frekuensi gelombang milimeter, dan boleh menghasilkan peranti lemparan permukaan soldering pad atau cip-flip, dan boleh dikurangkan dalam saiz. Kerana sensitiviti ekstrim terhadap perbezaan tinggi sirkuit planar dalam band frekuensi gelombang milimeter, substrat keramik dan kuarz yang disediakan dengan komponen sirkuit pasif tidak dapat digunakan secara langsung pada papan PCB, tetapi kaedah tenggelam digunakan pada papan PCB, dan papan PCB digali A groove saiz dan bentuk yang sesuai (sama dengan lubang but a) dibentuk, Dan bawah groove digunakan sebagai permukaan rujukan tanah listrik substrat keramik, dan kemudian substrat keramik terlibat dalam groove, dan kaedah penyesuaian adalah ikatan konduktif epoksi. Dengan cara ini, saya berjaya melaksanakan penukaran komponen penapis dalam julat frekuensi 35-67GHz, di mana penapis dilaksanakan pada cip kuarz, dan isyarat input dan output bergabung melalui garis penghantaran panduan gelombang koplanar (GCPW) di atas PCB. Bahan papan PCB adalah papan Rogers 4003C. Bahagian sambungan isyarat dari wafer kuarz dan PCB disambung dengan ikatan wayar emas.

Penggunaan adhesif konduktif epoksi untuk ikat keramik alumina atau kuarz ke papan PCB perlu mempertimbangkan koeficien pengembangan panas dua bahan berbeza, jika tidak kerosakan tekanan akan berlaku semasa proses suhu tinggi dan rendah. Helaian Rogers 4003C adalah helaian yang sangat digunakan dalam medan microwave. Koeficen pengembangan panas paksi X/Y/Z adalah 11/14/46 (ppm/ darjah Celsius) berdasarkan, yang relatif dekat dengan keramik alumina. Kekuatan mekanik yang baik. RO4003C mempunyai kehilangan dielektrik rendah (tan δ kira-kira 0.0024), konstan dielektrik tidak berubah secara signifikan dengan suhu dan frekuensi, dan kadar penyorban air hanya 0.04%. Ciri-ciri ini memastikan ia boleh dilaksanakan pada band frekuensi gelombang milimeter. Garis penghantaran mengadopsi bentuk panduan gelombang koplanar berdasarkan untuk minimumkan pengaruh perubahan konstan dielektrik. Dalam projek dengan frekuensi tertinggi ke 67GHz, parameter garis transmisi dipaparkan dalam figur di bawah, dan kehilangan penyisihan dan dalam band diukur. Indeks keseluruhan lebih ideal.

Selain itu, peranti selesai yang dibuat pada substrat keramik (seperti campuran, pembilang frekuensi, dll.) juga boleh mudah dilaksanakan pada papan PCB selepas tenggelam. Kaedah pemasangan campuran IO dipaparkan dalam figur di bawah. Pencampuran IQ dalam figur mengadopsi cincin Lekat konduktif oksigen dihubungkan ke groove pada papan PCB, dan isyarat input dan output dihubungkan dengan ikatan wayar emas dan bahagian PCB.

Peta fizik penyampur substrat keramik dan sambungan lekap PCB

Apabila menggunakan papan dielektrik proses filem tipis dalam PCB, perlu memperhatikan rawatan yang sepadan pada antaramuka isyarat frekuensi tinggi. Secara umum, disarankan bahawa pada sambungan isyarat, jarak antara dua media patut disimpan sebaik mungkin dalam 0.1 mm. Oleh itu, keperluan saiz slot papan PCB diperlukan.

Untuk spesifikasi bahan PCB frekuensi tinggi ro4003c rogers, sila lihat: Helaian Data RO4003C Rogers