Microwave Teknolojisi - RF PCB materyalleri nasıl seçilecek

Kablosuz iletişim ve geniş bağlantı ağının geliştirilmesiyle, PCB artık devrelerin arasındaki bağlantısını fark etmek için sadece metal kabloları üzerinde yerleştirmez.. Birçok durumda, RF PCB altratları metal yöneticileri çalışan komponentlerin bir parçası oldular.. Özellikle RF uygulamalarında, komponentler PCB altrate ile etkileşir, PCB tasarımı ve PCB üretimi artık ürün fonksiyonlarına kritik etkisi var.. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, tipik bir yöneticinin microwave RF PCB tüm komponentler.

Bizim. RF PCB üreticileri RF tasarımıyla ilgili şeylerde daha fazla, özellikle yüksek frekans ve yüksek hızlı sinyal transmisi. Aynı şekilde., PCB tasarımcılarının PCB üretim sürecini derin anlaması gerekiyor ki tüm kaliteli ve yüksek performanslı PCB üretilmesi için.

1. Dielektrik konstant (DK)

Diyelektrik konstantı (Dk, ε¼› Er) ortamda elektrik sinyal yayılmasının hızını belirliyor. Elektrik sinyal yayılmasının hızı dielektrik konstantlerin kare köküne tersiyle proporcional. Dijelektrik konstantünü aşağıya düşürürse sinyal transmisi hızlı olur. Görsel bir analoji yapalım, sahilde çalıştığınız gibi. Su derinlikleri bileklerini alt kırıyor. Suyun viskozitesi dielektrik konstantüdür. Suyun daha fazla viskü, dielektrik konstantlerin yüksekliğinde ve koştuğunuz daha yavaş.

Diyelektrik konstantı ölçülemek veya tanımlamak çok kolay değil. Sadece ortamın özelliklerine bağlı değil, test metodu, test frekansiyeti ve test sırasında materyalin durumu ile bağlı. Diyelektrik konstantı da sıcaklığın değişikliği ile değişecek. Birkaç özel materyaller sıcaklık Humidity'nin düşünmesiyle geliştirildi. Ayrıca dielektrik konstantünü etkileyen önemli bir faktördür, çünkü su diyelektrik konstantı 70. Biraz su önemli değişikliklere sebep olacak.

Diyelektrikli bazı tipik materyallerin (1Mhz'de) dizilektik konstantleri:

Vakuum 1.0

Temiz PTFE 2.1

GYPTFE2 ï¼¼ 2.3

GX-PTFE2.55

Cyanate ester/cam 3.2

Cyanate ester/quartz 2.8-3.4

Polyimide quartz 3.5-3.8

Polyimide bardak 4.0-4.6

Epoxy resin camı (FR4) 4.4-5.2

Kızgın aromatik aminin (aramid) 3.8-4.1

Aromatik aminin (çamur fabrikası) 3.8-4.1

Keramik dolu PTFE 6. 0- 10. 2

Foamclad (Arlon patenti) 1.15-1.3

Suyu 70. 0

Yüksek hızlı ve yüksek frekans uygulamaları için ideal materyal bakra yağmurla kaplı hava ortamıdır.

Sinyalin gönderme hızını doğrudan etkileyici olarak, dielektrik konstantü de özelliklerin büyük bir şekilde imfazını belirliyor. Farklı parçalarda, özellikler imfaz eşleşmesi mikrodalgılık iletişimlerinde özellikle önemlidir. Eğer impedans eşleşmesi gerçekleşerse, impedans eşleşmesi de VSWR denilir (duran dalga ratio)

CTEr: Çünkü dielektrik constant sıcaklığıyla değişir ve mikrodalgada kullanılan materyaller sık sık sık dışarıda, hatta uzay çevresinde bile, CTEr (sıcaklığıyla dielektrik konstantlerin değişiminin koeficienti) de anahtar bir parametrdir. Ceramik pulutla dolu bazı PTFE, CLTE gibi çok iyi özellikleri olabilir.

2. Kayıp faktörü (Df)

Diyelektrik konstantlerinin yanında, kaybı faktörü, materyallerin elektrik özelliklerini etkileyen önemli bir parametrdir. Diyelektrik kaybının kaybı tangens, kaybı faktörü, etc. olarak bilinir. Orta katındaki sinyal kaybına, ya da enerji kaybına yönlendirir. Bu, çünkü yüksek frekans sinyalleri (sürekli pozitif ve negatif fazlar arasında değiştiriler) orta kattan geçerken, Ortadaki moleküller bu elektromagnetik sinyallere göre yönlendirmeye çalışır. Aslında, bu moleküller karşılaştırılmış olmasına rağmen, gerçekten yönlendiremezler. Yine de, frekans değişiklikleri sıcaklığı sürekli hareket ediyor, sıcaklık oluşturuyor ve enerji kaybını sağlar.

Ancak PTFE gibi bazı materyaller poler değildir, bu yüzden elektromagnet alanı etkilenmeyecek ve kaybı küçük. Aynı şekilde kaybı faktörü de frekans ve test metodlarına bağlı. Genel kural, frekansların yüksekliğinde, kaybın yüksekliğinde en mantıklı örnek, transmisyonda elektrik enerji tüketmesidir. Eğer devre tasarımın kaybı küçük olursa, bateri hayatı önemli olarak artırılabilir. Sinyali alırken anten materyallerin kaybına daha hassas olacak ve sinyal daha temiz olacak.

Genelde kullanılan FR4 epoksi resin (Dk4.5) relatively güçlü polarite sahiptir. 1GHz'de kaybı yaklaşık 0,025, bu durumda PTFE substrat kaybı (Dk2.17) 0,0009. Bardak dolu poliimit ile karşılaştırıldı, kvartz dolu poliimit düşük dielektrik sabit ve kaybı, çünkü silikon içeriği temiz.

Bu şekilde PTFE'nin moleküller yapısını gösteriyor. Yapısının çok simetrik olduğunu görebiliriz, C-F bağı sıkı bağlı ve polar grup yok. Bu yüzden, elektromagnetik alanın değişikliği ile değiştirme olasılığı çok küçük, bu küçük kaybın elektrik özelliklerinde gösterilir.

3. Ateş genişlemesinin koefiksiyonu (CTE)

Ateş genişletimin koefisyensi genellikle CTE olarak kısayılır, bu da materyallerin önemli sıcak mekanik özelliklerinden biridir. Isıtıldıkları zaman materyallerin genişlemesini anlatır. Aslında materyal genişleme sesi değiştirmeye yönlendirir, fakat substratın özellikleri yüzünden uçağın genişlemesini (X -, Y -) ve dikey yönünde (Z -) olarak düşünüyoruz. Uçağın sıcaklık genişlemesi sık sık sık destek katı materyalleri (kadeh kıyafeti, quartz, Thermomount gibi) kontrol edilebilir. Uzun genişleme her zaman cam geçiş sıcaklığının üstünde, kontrol etmek zordur. Planlama CTE yüksek yoğunluk paketlerini kurmak için önemlidir. Eğer çip (genelde CTE 6-10ppm/C'de) Küresel iletişim uyduları için 64 katı çokatı tahtaları üretilmek için en temsilci uygulaması oluşturulmuşsa (CTE18ppm/C, PTFE'de) standart bir PCB üzerinde kuruldu.

4. Thermal conductivity

Birçok mikrodalgılık alanında, yüksek güç uygulamaları var ve materyallerin ısı dağıtılması özellikleri tüm sistemin güveniliğine çok etkileyebilir. Bu yüzden sıcak hareketi de düşünmeli. Bazı özel güvenilir ve yüksek enerji tüketme uygulamaları için metal hattı (aluminium ya da bakır tabanı) de kullanılabilir. Material türlerinin örnekleri: thermal conductivity W/mkPTFE/glass cloth Diclad, Cuclad0.26PTFE/ceramic pulu, Glass cloth CLTE0.5AR10000.65AD350i0.45 ceramic pulu termosetim materyali 25N/FR0.45 termosetim yönetici materyali 99N1.2FR-40.24-0.26

5. Yapılabilir

PTFE materyallerinin işlemesi zor olduğunu anladık, özellikle delik metallisasyon için, bu etkinliğini geliştirmek için plasma veya sodyum naphthalen tedavisi gerektiğini düşünüyoruz. Ayrıca PTFE termoplastik bir materyaldir ve çokatı tahtaların işlemesi yüksek sıcaklığına ihtiyacı var. Şimdi, yüksek frekans devreleri için yeni düşük kaybı termosetim resin materyali geliştirildi ki, plazma etkinliği olmadan çokta katı tahtalarını işleyebilir, böylece Arlon25N/FR gibi. Şu and a, LNA'da geniş olarak kullanılır, PA ve anten tasarımında, süt absorbsyonu da düşünülecek bir faktördür. Küçük süt absorbsyonu olan materyaller mümkün olduğunca kadar seçilmelidir, böylece elektrik özellikleri daha stabil.

6. Passive Intermodulation (PIM)

RF ön tarafındaki tasarımda, anten ve filtr gibi, pasif bir modülasyon gerekiyor. Bu da PCB altyapısıyla bağlantılı. Bazı şirketler pasif bir menzil içinde modülasyon tutmak için özel bakar yağmuru kullanır. Aşağıdaki tablo, pasif modülasyon ihtiyaçları olmadan tahtaların PIM arasındaki farkı ve özel ihtiyaçlarıyla tahtaların PIM arasında gösteriyor.

Microwave RF PCB materyalleri genellikle dielektrik konstantlerle seçildiler, kaybı, sıcak genişleme koefitörlüğü ve sıcak davranışlık düşük mal düşük dielektrik sabit keramik, düşük dielektrik konstant CTEr, Düşük maliyetli ticari kaybı termoset PTFE numarası dolu, düşük kaybı keramik dolu PTFE.