Технология PCB - Поиск подходящего материала для монтажных плат для автомобильной РЛС 77 ГГц

Поиск подходящего материала для монтажных плат для автомобильной РЛС 77 ГГц

Автомобильные электронные системы безопасности работают все чаще, и использование 77 ГГц автомобильных радиолокационных датчиков для систем безопасности однажды сделает городское движение более безопасным. Как сообщалось в предыдущем блоге ROG, была разработана и изготовлена "бортовая РЛС" в миллиметровом диапазоне 77 ГГц. Материалы плат, используемые в миллиметровых частотах (от 30 ГГц до 300 ГГц), сталкиваются со специальными требованиями, которые обычно отличаются от схем, работающих на микроволновых частотах 30 ГГц и ниже. Однако, согласно практике и опыту разработчиков схем миллиметровых волн, материальные параметры некоторых схем могут быть тесно связаны с высокой производительностью в схемах миллиметровых волн, в то время как некоторые материалы схем, такие как плата Rogers RO3003â, имеют характеристики схем миллиметровых волн. Требуемые параметры материала могут показать отличную производительность при 77 ГГц и более высоких частотах.

Как упоминалось в предыдущем блоге, шесть ключевых характеристик материала платы, используемого для реализации схем с низким уровнем потерь на частоте миллиметровых волн и 77 ГГц, являются следующими:

Коэффициент термостойкости Dk и Df впитывания влаги, эффект стеклоплетения, используемый в качестве руководства по выбору материала для монтажных плат для антенн PCB автомобильных РЛС / / 75 ГГц и других / / / мм - волновых схем, Производительность этих шести материалов в значительной степени указывает на то, что платы RO3003â идеально подходят для схем с низким уровнем потерь. На самом деле, именно из - за его характеристик, которые хорошо подходят для особых потребностей миллиметровых схем, плата RO3003a¢ широко используется в миллиметровых схемах. Он может обеспечить различные типы медной фольги, такие как электролитическая (ED) медь и более гладкая (и с меньшими потерями) прокатная медь, что позволяет дизайнерам точно определить характеристики своих плат для удовлетворения самых требовательных требований к применению миллиметровых схем.

Шесть ключевых характеристик материала

Какова связь между этими шестью ключевыми параметрами материала и электрическими свойствами при частотах 77 ГГц и других миллиметровых волнах? При миллиметровой частоте длина волны сигнала короче, материал платы имеет строго контролируемую диэлектрическую константу Dk, и более важно выбрать только материал с низким DK. С одной стороны, строгий контроль DK может обеспечить более последовательную производительность; С другой стороны, изменения в Dk (Isla - Dk) приведут к несогласованности фазовых углов при 77 ГГц, что приведет к плохой производительности радиолокационных датчиков на этой частоте.

Значение Dk (или Dk) материала схемы, извлеченного из схемы, зависит от допуска Dk материала, а также от характеристик различных материалов платы, включая изменения шероховатости поверхности проводника из медной фольги. Изменения в конструкции DK, которые могут повлиять на производительность схемы при 77 ГГц, должны быть сведены к минимуму, в том числе изменения в характеристиках схемы, которые контролируют конструкцию DK и другие изменения конструкции DK. Лучший способ определить степень изменения конструкции DK - это точное и повторяющееся измерение эталонных цепей из нескольких образцов из различных производственных партий.

Аналогичным образом, коэффициент потерь (Df) материала платы должен строго контролироваться для достижения повторяемых характеристик схемы с низким уровнем потерь при 77 ГГц. Выбор материала для монтажных плат с низким содержанием DF является интересной целью, но также важно поддерживать стабильные изменения DF с частотой миллиметровых волн. Изменения Df являются еще одним фактором, влияющим на конструкцию изменений Dk, которые затрудняют поддержание фазовой и частотной стабильности при малых длинах волн с частотой миллиметровых волн.

При частоте 77 ГГц шероховатость поверхности проводника из медной фольги материала платы оказывает значительное влияние на потери проводника. Чем гладче медная фольга, тем меньше потери. Хотя электролитическая медь (ED) является типом медной фольги, широко используемой в схемах миллиметровой частоты, из - за ее шероховатости она демонстрирует более высокие потери, чем прокатная медь. При оценке свойств материала платы на частотах 77 ГГц и миллиметровых волн нельзя игнорировать прочность на отслаивание (в том числе при начальном нагревании и после нагрева), поскольку адгезия медного и диэлектрического слоев влияет на радиочастотные свойства схемы. Как и многие параметры материала, можно взвесить электрические свойства и прочность на отслоение, чтобы выбрать медь ED и прокатную медную фольгу. Тем не менее, несмотря на ожидаемые компромиссы, прокатная медь имеет хорошую прочность на отслоение при использовании материала для монтажных плат RO3003â162, а также обеспечивает очень низкие характеристики потерь при 77 ГГц.

Поскольку такие тонкие характеристики схемы необходимы при миллиметровых волнах, влияние изменения температуры на материал платы также может привести к изменению его производительности в 77 ГГц и других миллиметровых диапазонах. Когда материал платы подвергается широкому диапазону температурных изменений, чрезмерное изменение коэффициента тепловой устойчивости Dk (TCDk) и коэффициента тепловой устойчивости Df (TCDf) будет эквивалентно изменению Dk и Df. Эти температурные эффекты могут быть минимизированы путем выбора материала платы, который относительно строго контролирует TCDk и TCDf. Как правило, материалы для монтажных плат TCDK для ~ 50 ~ ppm / °C или ниже считаются стабильными свойствами с хорошей производительностью. Например, в реальном материале TCDK, измеренный на монтажных платах RO3003â, составляет 3 ppm / °C.

Низкая гигроскопичность является одной из целей большинства материалов высокочастотных плат. Для материалов схемы, используемых в миллиметровой полосе частот, даже небольшие различия влияют на их производительность. Если материал схемы слишком влажный, его потери будут увеличиваться, а Dk будет увеличиваться с изменением влажности. Производительность схемы в идеальных условиях работы может быть приемлемой, но она может не соответствовать требованиям в практическом применении, например, в условиях работы с высокой влажностью, особенно в миллиметровых волнах с более короткими длинами волн.

Наконец, из шести параметров материала схемы, которые необходимо учитывать в 77 ГГц и других миллиметровых волновых схемах, хорошо известно, что « эффект стеклоплетения» также приводит к изменению Dk схемы. Во многих схемных материалах стеклянная ткань используется для укрепления материала. Это также приводит к тому, что некоторые части волокнистого рисунка всего материала содержат больше стекловолокна, чем другие, что приводит к изменениям в Dk. Использование армированных стеклом материалов увеличивает механические свойства материала схемы, но также влияет на электрические свойства материала в высокочастотных схемах. В идеале материал, выбранный на более высоких частотах, не должен содержать стеклянную ткань или стекловолокно.

Выберите материал, который соответствует вашим потребностям

Материалы для монтажных плат Rogers RO3003â, как было показано, отвечают этим шести ключевым требованиям к материалам для 77 ГГц и других миллиметровых волновых схем. RO3003aٕ - это материал с очень низкими потерями, типичный Df 00010 при 10 ГГц и допуск Dk строго контролируется ± 0,04. Многие инженеры - проектировщики микросхем миллиметрового диапазона выбирают медь ED толщиной 5 мм или более гладкую (с низким износом) прокатную медную плату RO3003â в качестве материала схемы. Он также имеет низкую гигроскопичность менее 0,04%, TCDK очень низкий, типичное значение - 3 ppm / °C.

Поскольку материал платы RO3003 отражает шесть ключевых требований к высокочастотным схемам, он стал обычным выбором для инженеров - проектировщиков 77 ГГц и других миллиметровых волн. Кроме того, монтажные платы RO3003a¢ не используются или не нуждаются в подкреплении стеклянной тканью, поэтому проблем со стеклоплетением не существует. Это долговечный материал с низкими потерями для схем, которые требуют поддержания мощности сигнала по мере увеличения частоты, особенно для автомобильных радиолокационных систем 77 ГГц, ориентированных на повышение безопасности!