СВЧ технология - анализ влияния материалов и процессов на PCB - схему Dk и фазовую последовательность

AnalySis of the influence of материалs and processing on PCB circuit Dk and phase consistency

As the frequency continues to increase, становится все труднее контролировать последовательность фаз печатная плата(PCB) материал. точный прогноз фазовых превращений кристалла плата цепи материал не является простой или обычной задачей. The signal phase of a high-frequency and high-speed PCB depends to a large extent on the structure of the transmission line processed from it and the dielectric constant (Dk) of the плата цепи материал. The lower the Dk of the medium is (for example, Не удалось получение.0), the faster the electromagnetic wave propagates. Увеличить & DC, скорость распространения волн замедлится, Это явление также влияет на фазовую реакцию распространяющихся сигналов. при изменении дистрибутива Dk, the waveform phase will change, Потому что низкий или более высокий Dk сделает сигнал быстрее или медленнее в передающей среде.

The Dk of плата цепи материал обычно анизотропный, with different Dk values in the three dimensions (3D) of length, width, and thickness (corresponding to the x, y, and z axes). для некоторых специальных типов схем, необходимо учитывать не только различия между Dk, включая фазовое влияние обработки и изготовления цепей. With the increase of PCB operating frequency, особенно на частотах микроволн и миллиметровых волн, such as: fifth-generation (5G) cellular wireless communication network infrastructure equipment, advanced driver assistance systems (ADAS) in electronic assisted vehicles, phase The stability and predictability will become more and more important.

Итак, что привело к этой катастрофе плата цепи материал to change? В некоторых случаях, the difference in Dk on the PCB is caused by the material itself (such as changes in copper surface roughness). в других случаях, the PCB manufacturing process will also cause changes in Dk. Кроме того, the harsh условия работы (such as higher working temperature) will also change the Dk of the PCB. узнавать свойства материала, manufacturing processes, working environment, and even Dk testing methods, как изучать изменения PCB Dk. Это позволит лучше понять и предсказать фазовые изменения PCB, и свести их к минимуму.

анизотропия является важной характеристикой материала платы, характеристики Dk очень похожи на "тензор" в трехмерной математике. значения Dk на трех осях отличаются друг от друга, что приводит к различиям в объемах электрического потока и интенсивности электрического поля в трехмерном пространстве. в зависимости от вида линии передачи, используемой в цепи, анизотропия материала может изменить фазу фазы цепи со структурой связи, свойства которой зависят от направления фазы на материал платы. в целом, анизотропия материала платы зависит от толщины платы и частоты ее работы, а материал с низким значением Dk менее анизотропный. Эти изменения могут быть также вызваны наполнительными материалами: по сравнению с материалами платы без армированной стекловолокном, материалы с армированным стекловолокном, как правило, отличаются большей анизотропией. в тех случаях, когда фаза является ключевым показателем и DC PCB является частью моделирования схемы, описание и сравнение значений Dk между двумя материалами должно быть нацелено на Dk на одну и ту же ось. Более подробная информация о различных факторах (включая методы измерений) изменения материалов платы Dk содержится в документе Rogers "Workshop on the Network", в котором содержится информация о том, каким образом материалы и производство влияют на изменение PCB Dk и фазовой последовательности "как производственный процесс влияет на Dk и фазовую совместимость PCB".

Разработка проекта Dk

эффективность схемы Dk зависит от того, как электромагнитные волны распространяются в определенных типах линии передачи. в зависимости от линии передачи, part of the electromagnetic wave propagates through the dielectric material of the PCB, другая часть распространяется через воздух вокруг PCB. The Dk value of air (approximately 1.00) is lower than any circuit material. поэтому, the effective Dk value is essentially a combined Dk value, Он состоит из электромагнитных волн, распространяемых в проводнике передающей линии, распространение электромагнитных волн в диэлектрических материалах, распространение в воздухе вокруг основания, определяемого действием электромагнитных волн. "Design Dk" пытается обеспечить более практичный Dk, чем "эффективный Dk", because "Design Dk" also considers the comprehensive effects of different transmission line technologies, способ изготовления, wires, даже есть метод измерения Dk. The design Dk is the Dk extracted when the material is tested in the circuit form, Это также наиболее подходящее значение dk для проектирования и имитации схем. дизайн Dk не является эффективной схемой Dk, Но он был идентифицирован путем измерения эффективного Dk - материала Dk. проектирование Dk для отражения истинной характеристики схемы.

шероховатость поверхности медной фольги проводника из диэлектрика различной толщины оказывает различное влияние на конструкцию схемы Dk и фазовую реакцию. материал с толстой базой меньше зависит от шероховатости поверхности проводника из медной фольги. даже проводник из грубой медной фольги, the design Dk value at this time is closer to the dielectric Dk of the substrate material. например, Rogers' 6.6 млн. RO4350B„¢ плата цепи среднее проектное значение материала Dk 3.96 from 8 to 40 GHz. для тех же материалов толщиной 30 мм, дизайн Dk для снижения до 3.в пределах одной частоты. When the thickness of the material substrate is doubled again (60 mils), the design Dk is 3.66, which is basically the inherent Dk of the medium of this glass fiber reinforced laminate.

из вышеприведенных примеров видно, что на более толстую диэлектрическая плита меньше влияют шероховатость медной фольги, расчётное значение Dk относительно низкое. Однако, if thicker плата цепиS для производства и переработки, especially at millimeter wave frequencies where the signal wavelength is small, Обеспечение последовательности амплитуд и фаз сигнала будет еще труднее. схемы с более высокой частотой обычно подходят для более тонких схем плата цепиs, при этом диэлектрическая часть материала оказывает меньшее влияние на проектирование DC и характеристики цепи. менее тонкая основа PCB будет более восприимчива к влиянию проводника при потере сигнала и фазовых характеристиках. миллиметровая волна, as far as the design Dk of circuit materials is concerned, they are more sensitive to conductor characteristics (such as copper foil surface roughness) than thicker substrates.

как выбрать схему передачи

в радиочастотных / микроволновых и миллиметровых волнах инженеры по проектированию схем используют в основном следующие обычные технологии линии передачи, такие, как микрополосные, полосовые и заземляющие коллинеарные волноводы (GCP). Каждая технология имеет различные методы проектирования, задачи проектирования и связанные с ними преимущества. например, различия в поведении связи в схеме GCPW повлияют на проектирование схемы Dk. использование воздуха между сопутствующей зоной обеспечивает более эффективное электромагнитное распространение и снижает потери. Опустись до минимума. использование более толстых медных проводов, боковые стенки связанных проводов более высоки, и использование большего количества воздушных путей в зоне связи может свести к минимуму потери цепи, но, что более важно, понять соответствующие изменения, связанные с уменьшением толщины медных проводов.

многие факторы влияют на конструкцию схемы и материала на пластину Dk. например, the temperature coefficient Dk (TCDk) of the плата цепи материал используется для измерения влияния рабочей температуры на дизайн Dk и производительность. A lower TCDk value indicates that the плата цепи этот материал меньше зависит от температуры. Similarly, high relative humidity (RH) will also increase the design Dk of плата цепи materials, especially for materials with high moisture absorption. особенности системы плата цепи material, the circuit manufacturing process, и факторы неопределенности в рабочей среде влияют на дизайн Dk плата цепи material. Only by understanding these characteristics and fully considering these factors in the design process can their impact be minimized.