PCB Teknik - Farklı RF PCB yapılarına deri derinliğinin etkisinin analizi

Farklı RF PCB yapılarına deri derinliğinin etkisinin analizi

Derin derinliği genelde devre yöneticilerinin, özellikle PCB devrelerinin RF/mikro dalga frekanslarında akışan hareketlerinin davranışlarını tanımlamak için kullanılır. Doğrudan akışım (DC) PCB devre yöneticisinden geçtiğinde, yöneticinin şu anki yoğunluğu eşit dağıtılır. Ancak, yüksek frekans sinusoidal akışı bir PCB yöneticisinden geçerken, yöneticinin içindeki şiddetlik dağıtımı değişecek. Yöneticinin yüzeyine karşılaştırıldığında, iç ağır yoğunluğu daha küçük ve daha küçük olacak. Tüm yöneticilerin deri derinliği, yöneticinin yüzeyindeki şimdiki yoğunluğun 1/e kadar düştüğünü gösteriyor. Derin derinliği, yüksek frekans yayınlama hatlarını veya RF devrelerini tasarladığında düşünmeli olan önemli devre tahtası parametridir. Bütün devre simulasyonu modelleme yazılımının RF/mikro dalga frekans grubunda devreleri modellendiğinde düşünmesi gereken bir faktördür.

Derin derinliğinin matematiksel ifadesi: ð = (1/πfµϮ)0.5

F frekans olduğu yerde, μ manyetik geçici ve Ï ± elektrik sürecidir. Bu formülü izleyerek, yöneticinin deri derinliğinin frekanslarına tersi proporsyonal olduğunu görebiliriz. Yani yüksek frekans devre tahtalarındaki deri derinliği aslında çok küçük bir kalın.

Şimdiki yoğunluğu

DC'nin doğru akışındaki durumda, yöneticilerin yüzde 100'ünü şu anda yayılmak için kullanılır. Tüm yöneticiler, ağırlıkla bağlanmış yöneticiler, karşılaştırılmış bölümlerine eşit bir şekilde ağırlık yoğunluğunu dağıtırlar. Ancak, sinusoidal frekanslarda değişiklik için yöneticinin içindeki şiddetlik dağıtımı farklıdır ve yöneticinin dışındaki yüzeyi yöneticinin iç ve orta kısmından daha büyük bir a ğır yoğunluğu var. Derin derinliğinin matematiksel ifadesi gösteriyor gibi: frekans yükseldiğinde, yöneticinin dış yüzeyindeki şimdiki yoğunluğu daha büyük ve daha büyük olacak. Çok yüksek frekanslarda, yöneticinin içindeki şimdi yoğunluğu çok küçük veya şimdi yoğunluğu bile yok. Şimdiki yoğunluğun çoğu yöneticinin dış yüzeyine konsantre edildi. Aslında, frekans daha yüksek, yöneticinin deri derinliğini daha küçük.

Peki ortak yöneticilerin gerçek deri derinliği nedir? Bakar örnek olarak alalım. Ö¼'nin yaklaşık değeri yaklaşık 1'ye eşit ve Ï› yaklaşık 5,8 * 107 S/m. Derin derinliği frekans arttığında azalır. Bakarın deri derinliği 500MHz'de 2,95μm (0,116m), 2,09μm (0,082m) 1GHz'de, 0,66μm (0,026mil) 10GHz'de, 0,30μm (0,012mil) 50GHz'de ve 0,23 80GHz μm'de (0,009mil'de). Anlaşılan, milimetre dalga frekanslarının çoğu mikrop yöneticinin yüzeyinin yakınlarında bulunuyor.

Peki, devredeki polis ne zaman iyi bir yönetici olmak için çok ince olabilir? Devre geometrinin büyüklüğü dalga uzunluğunun bir fonksiyonu olduğundan dolayı, frekans arttığında azalır. Yüksek frekans RF/mikro dalga devreleri için, özellikle milimetre dalga frekanslarında, PCB bakır kabloların sıkı etkileme kontrolü gerekiyor. Bazı uygulamalar bakra yağmuru ile çok ince devre tahtası maddeleri gerekiyor, çünkü daha ince bakra yağmuru PCB devre özelliklerini daha iyi kontrol edebilir, tıpkı strip çizgileri ve mikrostrip yayım hatlarını gibi. Bir çeyrek ounce (0,25oz) bakra folisi çok ince bakır, standart 8,89 mikronun (0,35mil) kalınlığıyla. Diğer kalınlıklarla karşılaştığında, bu ince bakra yöneticisi 500 MHz'in altındaki frekanslar için yeterli deret derinliğini sağlar ve 500 MHz'in üstündeki frekanslar için yeterli deret derinliğini sağlar.

Yöneticinin yüzeyinin yüksek frekanslarda yüksek a ğırlık yoğunluğu olduğunu düşünerek, PCB'deki yöneticinin derinin derinliğine etkileyebilecek faktör, altratı yönetici arayüzünde bakar yağmurunun yüzeysel zorluk. Çünkü daha yüksek frekanslarda, yöneticinin dışındaki yüzeyine şimdi yoğunluğu arttırır, daha sert bakra yöneticisi yüzeyine, özellikle altratı yönetici arayüzündeki bakra yağmurunun zorluğu, yönetici devre kaybını arttırır.

Davranıcı kaybını arttırmak üzere, bakar yağmur yöneticisinin zor yüzeyi de devreğin faz tepkisini ve faz hızını azaltır, devreğin etkinliğini daha yüksek dielektrik constant (Dk) olan bir substrat gibi gösterir. Bu nedenle aynı dielektrik konstantlerin substrat maddeleri için, düzgün bir bakra yağmuru yöneticisi yüzeyinde devre a ğır bir bakra yöneticisi yüzeyinden daha az etkili bir Dk var. Bakar yöneticilerinin yüzeysel ağırlığı için düşünülecek frekans yöneticinin deri derinliğine bağlı. Derin derinliği yönetici yüzeysel ağırlığı ya da daha ince olduğunda, yönetici yüzeysel ağırlığı RF/mikro dalga devresinin performansına etkileyecek. Örneğin, elektrolik (ED) bakıcısı genelde 2 μm RMS üzerinde yüzeysel a ğırlığı vardır ve devre RF performansını yaklaşık 1 GHz frekansında etkileyecek. Dönüştürülen bakıcının, yaklaşık 0,35μmRMS üzerinde düşük bir yüzeysel a ğırlığı vardır. Bu, 40GHz'den az olduğunda RF/mikro dalga devrelerinin performansını etkilemeyecek.

Derin analizi

Yüksek frekans devrelerini tasarladığı ve modellendiğinde, gerçek deri derinliği genelde anlamlı simülasyon yapmak için teorik olarak hesaplanmış deri derinliğinin (D değerinden 5 kat yüksek) birkaç kez daha derinliğini belirliyor. D hesaplama formülüne göre, deri derinliği yöneticinin davranışlığıyla bağlı. Ancak sadece bakra elektrik hareketini düşünmeliyiz, ama da PCB'nin bakra kablolarını koruyan herhangi bir yüzey tedavisinin elektrik hareketini düşünmeliyiz. Çoğu PCB yüzeysel tedavilerinin davranışlığı bakır tedavisinden daha düşüktür ve sıkıştırılmış davranışlığı ve derin derinliğini arttırdı. Örneğin, elektrik olmayan nikel kırıklığı altın (ENIG) yüzeysel tedavisi için, davranışlığı nikel, altın ve bakır yöneticilerinin bir kompozitüdür. Aşağıdaki frekanslarda, şu anki yoğunluğu tüm üç metal yöneticilerine dağılır. Fakat daha yüksek frekanslarda deri derinliği azalır ve sadece nickel ve altın yöneticilerin rolünü oynuyor. Çok yüksek frekanslarda sadece altın yöneticidir.

ENIG yüzeysel tedavi yöntemi için, nickel manyetik olduğundan beri, onun μ değeri bakra ile karşılaştırılır (μ değeri 1'den yüksektir) ve ENIG yüzeysel tedavisi sırasında deri derinliğinin azalmasına sebep oldu. Bu yüzeysel tedavinin kullanımı iki faktörün etkisinde olacak. Nicel'in manyetik permeabiliyeti deri derinliğini azaltır ve aşağıdaki süreci deri derinliğini artırar. Farklı olarak, küçük gümüş de PCB üzerindeki bakır kabloların son yüzeysel tedavisi olarak kullanılır. Gümüş bakından daha yüksek davranışlığı var ve manyetik değil. Bu yüzden bakra sürücülerinin derinliği gümüş yüzeyi kullandığında biraz azaltılacak. Ancak, genelde çok ince gümüş yüzleri kullanılır, yani yüksek milimetre dalga frekansları, 100 GHz ve daha yüksek milimetre dalga frekansları gibi, bu yüzeysel tedavinin etkisi açık olmayabilir.

Derin derinliği, özellikle daha yüksek milimetre dalga frekanslarında düşünmeli bir devre özelliğindir. Son yüzey tedavisi de PCB'nin performansını etkileyecek olsa da, bakra yöneticisinin ağırlığı/kalınlığı ve türü RF/mikro dalga devresinin performansını ve dielektrik maddelerin kalitesini ve substratın kalitesini etkileyecek. Yüksek frekans performansı için gereken deri derinliğini ve düşük konduktör kaybını sağlayabilir, bu yüzden genel PCB devrelerinin kaybını azaltırdı.