Bài viết này trình bày ý tưởng thiết kế PCB của Rogers RO4003C+vật liệu gốm alumina để thực hiện mạch chức năng sóng milimet.
Quá trình mạch màng của mạch tích hợp chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực mạch tần số cao như sóng vi sóng và sóng milimet. Nó sử dụng các phương pháp bay hơi chân không, phún xạ, mạ điện, khắc và các phương pháp khác để làm dây dẫn, điện trở và màng điện môi cách điện trên lớp lót được đánh bóng. Nó được đặc trưng bởi độ chính xác sản xuất cao, chiều rộng và khoảng cách của dây kim loại có thể là 10um (tương ứng, chiều rộng và khoảng cách tối thiểu đạt được bởi hầu hết các nhà máy sản xuất PCB là 100um) và có thể tích hợp các thành phần thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn cảm và cầu không khí. Các vật liệu lót được sử dụng phổ biến nhất trong mạch phim là gốm sứ, sapphire, thạch anh, thủy tinh, v.v. Do hằng số điện môi cao và ổn định tần số, chúng rất phù hợp cho các mạch thu nhỏ và mạch băng thông rộng. PCB sử dụng PCB tần số cao làm chất nền được sử dụng làm chất mang cho kết nối điện của các thành phần điện tử, không chỉ là ma trận của các đường truyền tín hiệu (dây microband, dây ruy băng, ống dẫn sóng chung, v.v.) mà còn là chất mang cho các thiết bị hoạt động mật độ cao. Nó cũng có thể được kết hợp với công nghệ mạch màng mỏng để đưa mạch màng mỏng vào mạch PCB, kết hợp lợi thế của cả hai và mở rộng phạm vi ứng dụng của mạch. Tôi đã cố gắng nhúng chất nền gốm làm từ công nghệ màng mỏng vào bảng mạch vi sóng làm từ bảng tần số cao RO4003C để đạt được các thiết bị thụ động đòi hỏi kích thước tốt hơn và cho phép chúng sử dụng các thiết bị đóng gói chip.
Thông số đường truyền 67GHz (GCPW)
Các thiết bị mạch thụ động (bao gồm bộ lọc, bộ chia công suất, bộ ghép nối, v.v.) trong dải sóng milimet có thể dễ dàng đạt được bằng cách sử dụng công nghệ màng mỏng trên chất nền gốm hoặc thạch anh oxit nhôm và có thể được sản xuất để gắn bề mặt đĩa hoặc đảo ngược thiết bị chip và kích thước có thể được thu nhỏ lại. Vì mạch phẳng trong dải sóng milimet cực kỳ nhạy cảm với sự khác biệt về chiều cao, các chất nền gốm và thạch anh được chuẩn bị với các thành phần mạch thụ động không thể được sử dụng trực tiếp trên bảng PCB, thay vào đó sử dụng phương pháp chìm trên bảng PCB và một rãnh có kích thước và hình dạng phù hợp (tương đương với lỗ mù) được đào trong bảng PCB và đáy rãnh được sử dụng làm bề mặt cơ sở nối đất điện cho chất nền gốm, sau đó nhúng chất nền gốm vào rãnh với phương pháp cố định là keo dẫn điện epoxy. Bằng cách này, tôi đã thực hiện thành công cụm bộ lọc chuyển đổi trong dải tần 35-67GHz, trong đó bộ lọc được thực hiện trên chip thạch anh và tín hiệu đầu vào và đầu ra kết hợp đi qua đường truyền dẫn sóng chung (GCPW) nối đất trên PCB. Vật liệu bảng mạch PCB là bảng Rogers 4003C. Các bộ phận kết nối tín hiệu của chip thạch anh và PCB được kết nối với nhau bằng cách tham gia dây vàng.
Việc sử dụng chất kết dính dẫn epoxy để liên kết gốm nhôm oxit hoặc thạch anh với bảng PCB đòi hỏi phải xem xét hệ số giãn nở nhiệt của hai vật liệu khác nhau, nếu không thiệt hại căng thẳng sẽ xảy ra trong quá trình nhiệt độ cao và thấp. Rogers Sheet 4003C là một tấm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực vi sóng. Hệ số giãn nở nhiệt theo trục X/Y/Z của nó lần lượt là 11/14/46 (ppm/Celsius), tương đối gần với gốm alumina. Độ bền cơ học tốt. RO4003C có tổn thất điện môi thấp (khoảng 0,0024 trên đảo tan), hằng số điện môi không thay đổi đáng kể theo nhiệt độ và tần số, và hấp thụ nước chỉ 0,04%. Những đặc điểm này đảm bảo rằng nó có thể được áp dụng cho băng tần sóng milimet. Các đường truyền có dạng ống dẫn sóng chung nối đất để giảm thiểu tác động của sự thay đổi hằng số điện môi. Trong các dự án có tần số tối đa 67GHz, các thông số đường truyền được hiển thị trong hình dưới đây và mất chèn và mất trong băng tần được đo. Flat Index lý tưởng hơn.
Ngoài ra, các thiết bị hoàn thiện được làm trên chất nền gốm (như máy trộn, bộ nhân đôi, v.v.) cũng có thể dễ dàng được áp dụng cho bảng mạch PCB sau khi chìm. Phương pháp cài đặt IO Mixer được thể hiện trong hình dưới đây. Máy trộn IQ trong hình sử dụng hình dạng vòng. Keo dẫn oxy được gắn vào các rãnh trên bảng PCB, tín hiệu đầu vào và đầu ra được kết nối với phần PCB bằng cách tham gia dây vàng.
Bản vẽ vật lý của máy trộn chất nền gốm và kết nối gắn PCB
Khi sử dụng bảng điện môi quá trình màng trong PCB, cần chú ý đến việc xử lý phù hợp giao diện tín hiệu tần số cao. Thông thường, nó được khuyến khích rằng tại kết nối tín hiệu, khoảng cách giữa hai phương tiện truyền thông nên càng ngắn càng tốt, được giữ trong vòng 0,1mm. Do đó, độ chính xác kích thước khe của bảng PCB được yêu cầu.
Về Rogers Ro4003c HF PCB vật liệu Specifications, xin vui lòng kiểm tra: Rogers Ro4003c Datasheet