集成電路基板 - 為77GHz汽車雷達尋找合適的PCB資料

汽車電子安全系統的工作頻率越來越高，77 GHz汽車雷達感測器用於安全系統總有一天會使城市交通更加安全。 正如在之前的ROG部落格中所介紹的，77 GHz毫米波段的“車載雷達”已經設計和製造完成。 用於毫米波頻率（30 GHz至300 GHz）的電路資料面臨特殊要求，這通常與30 GHz及以下微波頻率的電路不同。 然而，根據毫米波電路設計者的實踐和經驗，一些電路的資料參數可能與毫米波電路中的高性能密切相關，而一些電路資料，如羅傑斯公司的RO3003â¢電路板，具有毫米波電路的特性。 所需的資料參數可以在77GHz和更高的頻率下顯示出優异的效能。

如前ROG部落格所述，用於實現毫米波頻率和77GHz低損耗電路的六種關鍵電路板資料的特性為：

Dk公差電路資料Df銅箔導體的表面粗糙度Dk和Df吸水率的熱穩定性係數玻璃編織效應當用作77GHz汽車雷達PCB天線和其他毫米波電路應用的電路板資料選擇指南時， 這六種資料的效能在很大程度上表明RO3003â¢電路板非常適合低損耗電路。 事實上，正是由於其特性非常適合毫米波電路的特殊需求，RO3003â¢電路板在毫米波電路中得到了廣泛的應用。 它可以提供不同類型的銅箔，如電解（ED）銅和更光滑（且損耗更小）的軋製銅，使設計者能够精確地指定其電路板的特性，以滿足毫米波電路應用的最苛刻要求。

資料的六個關鍵特性

這六個關鍵資料參數與77 GHz和其他毫米波頻率下的電力效能之間的關係是什麼？ 在毫米波頻率下，訊號波長更短，電路板資料具有嚴格控制的介電常數Dk值比只選擇具有低Dk的資料更重要。一方面，嚴格控制的Dk可以實現更一致的效能； 另一方面，Dk（Isla-Dk）的變化將導致77GHz下的相位角不一致，這將導致該頻率下的雷達感測器效能較差。

從電路中選取的電路資料的Dk（或稱為設計Dk），其Dk值受資料Dk公差的影響，也受其他各種電路板資料的特性的影響，包括銅箔導體表面粗糙度的變化。 應最小化可能影響77GHz下電路效能的設計Dk變化，包括控制設計Dk的變化和影響設計Dk改變的其他電路特性。 確定設計Dk變化程度的最佳方法是對來自不同生產批次的多個樣品的參攷電路進行準確和可重複的量測。

類似地，必須嚴格控制電路板資料的損耗因數（Df），以在77GHz下實現可重複的低損耗電路效能。 選擇低Df電路板資料是一個值得關注的目標，但在毫米波頻率下保持Df隨頻率的穩定變化也很重要。 Df的變化是設計Dk變化的另一個影響因素，這使得在具有毫米波頻率的小波長訊號下難以保持相位和頻率穩定性。

在77GHz的頻率下，電路板資料的銅箔導體的表面粗糙度對導體損耗有顯著影響。 銅箔越光滑，損耗就越小。 儘管電解銅（ED）是一種廣泛用於毫米波頻率電路的銅箔導體類型，但由於其粗糙度，它表現出比軋製銅更高的損耗。 在評估電路板資料在77GHz和毫米波頻率下的效能時，剝離强度（包括初始和加熱後）不能忽略，因為銅層和電介質層的粘附性會影響電路的射頻效能。 與許多資料參數一樣，可以在電力效能和剝離强度之間進行權衡，以選擇ED銅和軋製銅箔。 然而，儘管有預期的權衡，當使用RO3003â¢電路板資料時，軋製銅具有良好的剝離强度，同時在77GHz下也提供了非常低的損耗特性。

由於在毫米波下需要這種精細的電路特性，溫度變化對電路板資料的影響也會導致其在77GHz和其他毫米波段下的效能變化。 當電路板資料暴露於寬範圍的溫度變化時，Dk（TCDk）的熱穩定性係數和Df（TCDf）的熱穩定係數的過度變化將等同於Dk和Df的變化。 這些溫度效應可以通過選擇相對嚴格控制TCDk和TCDf的電路板資料來最小化。 通常，TCDk為50|ppm/°C或更低的電路板資料被認為是具有良好效能的穩定特性。 以實際資料為例，RO3003â¢電路板測得的TCDk為3 ppm/°C。

低吸濕性是大多數高頻電路板資料的目標之一。 對於毫米波頻帶中使用的電路資料，即使是很小的差异也會影響其效能。 如果電路資料吸濕過多，其損耗將新增，並且Dk將隨著濕度的變化而新增。 電路在理想工作條件下的效能可能是可接受的，但在實際應用中可能不滿足要求，例如在高濕度工作條件下，尤其是在波長較短的毫米波頻率下。

最後，在77GHz和其他毫米波電路需要考慮的六個電路資料參數中，眾所周知，“玻璃編織效應”也會導致電路Dk發生變化。 在許多電路資料中，玻璃布被用來加固資料。 這樣做還會導致整個資料纖維圖案的某些部分比其他部分含有更多的玻璃纖維，從而導致Dk的變化。玻璃增强資料的使用新增了電路資料的機械效能，但也影響了高頻電路中資料的電力效能。 理想情况下，在較高頻率下選擇的資料不需要包含玻璃布或玻璃纖維。

選擇符合您需求的資料

Rogers RO3003â¢電路板資料已被證明滿足77 GHz和其他毫米波電路的這六個關鍵資料要求。 RO3003â¢層壓板是一種損耗極低的資料，在10 GHz下的典型Df為0.0010，Dk公差嚴格控制在±0.04。 許多毫米波電路設計工程師選擇5毫米厚的ED銅或更光滑（低損耗）的軋製銅RO3003â¢電路板作為電路資料。 它還具有低於0.04%的低吸濕性，TCDk非常低，典型值為-3 ppm/°C。

由於RO3003â¢電路板資料反映了高頻電路的六大關鍵要求，它已成為77 GHz和其他毫米波電路設計工程師電路板資料的常見選擇。 此外，RO3003â¢電路板不使用或不需要用玻璃布加固，囙此不存在玻璃編織問題。 它是一種耐用、低損耗的電路板資料，適用於隨著頻率變高而需要保持訊號功率的電路，尤其適用於專注於提高安全性的77GHz汽車雷達系統！