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Technique RF
Sélection des matériaux et Intermodulation passive des PCB micro - ondes
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Sélection des matériaux et Intermodulation passive des PCB micro - ondes

Sélection des matériaux et Intermodulation passive des PCB micro - ondes

2021-08-11
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Author:Fanny

Avec le développement deArt. communications sans fil et des réseaux à larGe bande, Microwave Printed Boards is no longer simply on some insulating substrate cloth metal wires to achieve interconnection. Dans de nombreux cas, the substrate and metal conductor have become part of the functional element. En particulier dans les applications RF, where components interact with the substrate, Circuits imprimés Influence croissante de la conception et de la fabrication sur la fonction du produit. Partie typique d'un tableau à haute fréquence à micro - ondes, shown in figure 1 on the left, Où le conducteur est un seul élément.

Circuits imprimés micro - ondes

We Circuits imprimés Les fabricants participent également davantage à la conception, especially for high frequency, Transmission de signaux à grande vitesse. Designers must also have a deep understanding of Circuits imprimés manufacturing processes to produce qualified, high-performance Circuits impriméss.

En commençant par cette question, nous introduisons quelques paramètres que vous rencontrez souvent et faisons quelques discussions techniques de bas en bas dans l'espoir d'approfondir la communication et la communication entre la conception et la fabrication.

1. Constante diélectrique

The dielectric constant (DK, ε, Er) determines the velocity of the electrical signal in the medium. La vitesse du signal électrique est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique. The lower the dielectric constant, Plus le signal est rapide. To give you a good metaphor, Vous courez sur la plage et l'eau monte à vos chevilles. La viscosité de l'eau est appelée constante diélectrique. Plus l'eau est collante, the higher the permittivity, Plus vous courez lentement.

La constante diélectrique n'est pas facile à mesurer ou à définir et est liée non seulement aux caractéristiques du milieu lui - même, mais aussi à la méthode d'essai, à la fréquence d'essai et à l'état du matériau avant et pendant l'essai. La constante diélectrique varie également en fonction de la température et certains matériaux spéciaux ont été développés en tenant compte de la température. L'humidité est également un facteur important qui influe sur la constante diélectrique, puisque la constante diélectrique de l'eau est de 70 et que peu d'eau provoque des changements significatifs.

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It can be seen that the ideal material for Circuits imprimés haute vitesse et haute fréquence L'application est un milieu d'air recouvert d'une feuille de cuivre avec une tolérance d'épaisseur de ++/- 0.00001". En tant que développement matériel, everyone is working in this direction, Comme la mousse brevetée d'Arlon., which is ideal for base station antennas. Cependant,, not all designs are the smaller the dielectric constant, C'est mieux., it is often based on some practical design, Quelques exigences pour les petites lignes de production, often need high dielectric constant materials, Par exemple Arlon ar1000 pour la conception de circuits miniaturisés. Some designs, Comme un amplificateur de puissance, commonly use a dielectric constant of 2.55(e.g., Allen dickled 527, AD255, Attendez..), Ou 3.5(e.g., AD350,25n/FR, Attendez..). D'autres ont 4 points..5 dielectric constant, Comme ad450, which are mainly switched from the FR-4 design to high-frequency applications, Vous souhaitez continuer la conception précédente.

En plus d'affecter directement la vitesse de transmission du signal, la constante diélectrique détermine également l'impédance caractéristique dans une large mesure, ce qui rend l'appariement de l'impédance caractéristique particulièrement important dans différentes parties de la carte de circuit de communication micro - ondes. Si un décalage d'impédance se produit, il est également appelé VSWR (Static wave ratio).

Cter: comme la constante diélectrique varie en fonction de la température, les matériaux utilisés dans les applications à micro - ondes se trouvent généralement à l'extérieur, et même dans l'environnement spatial, cter (coefficient thermique de er) est un paramètre clé. Certaines poudres céramiques remplies de Polytétrafluoroéthylène peuvent avoir de très bonnes propriétés, comme clte.

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2. Facteur de perte (tangente de l'angle de perte, DF et facteur de perte)

En plus de la constante diélectrique, la constante diélectrique est un facteur important qui affecte les propriétés électriques des matériaux. La perte diélectrique, également appelée tangente de l'angle de perte, facteur de perte, etc., se réfère à la perte de signal dans le milieu, peut également être appelée perte d'énergie. Ceci est dû au fait que les molécules du milieu, lorsqu'elles traversent la couche diélectrique, tentent de s'orienter en fonction des signaux à haute fréquence (qui se déplacent continuellement entre les phases positives et négatives), bien qu'elles ne puissent pas être orientées parce qu'elles sont réticulées. Mais les changements de fréquence font que les molécules se déplacent constamment, générant une grande quantité de chaleur, ce qui entraîne une perte d'énergie. Certains matériaux, comme le Polytétrafluoroéthylène, ont des molécules non polaires, de sorte qu'ils ne sont pas affectés par les changements de champ électromagnétique et ont une faible perte. De même, le facteur de perte est lié à la fréquence et à la méthode d'essai. La règle générale est que plus la fréquence est élevée, plus la perte est grande.

L'exemple le plus intuitif est la consommation d'énergie pendant la transmission. Si la perte de conception du circuit est faible. La durée de vie de la batterie peut être considérablement prolongée. Lors de la réception du signal, la perte de matériau est utilisée, la sensibilité de l'antenne au signal augmente et le signal est plus clair.

La résine époxy fr4 couramment utilisée (dk4.5) a une polarité relativement forte, avec une perte d'environ 0025 à 1 GHz et 00009 pour le substrat Polytétrafluoroéthylène (dk2.17) dans ces conditions. Par rapport au Polyimide rempli de verre, le Polyimide rempli de quartz a non seulement une permittivité plus faible, mais aussi une perte plus faible en raison de la teneur plus élevée en silicium.

The molecular structure of Polytétrafluoroéthylène Comme le montre la figure ci - dessous. Nous pouvons voir Polytétrafluoroéthylène is very symmetric, Avec des liaisons C - f serrées et aucun groupe polaire. Therefore, Avec le changement du champ électromagnétique, la probabilité de basculement est très faible, shown in the electrical characteristics is a small loss.

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3. Thermal expansion Coefficient (CTE)

Le coefficient de dilatation thermique, souvent appelé coefficient d'efficacité thermique (CTE), est l'une des propriétés thermomécaniques importantes des matériaux. Se réfère à l'expansion du matériau lorsqu'il est chauffé. L'expansion réelle du matériau est un changement de volume, mais en raison des propriétés du substrat, nous avons tendance à considérer l'expansion plane (X -, y -) et verticale (Z -) respectivement.

La dilatation thermique plane peut généralement être contrôlée par un matériau de renforcement (p. ex., tissu de verre, quartz, thermomètre), tandis que la dilatation longitudinale est toujours difficile à contrôler au - dessus de la température de transition du verre.

Les cte plats sont essentiels à l'installation de paquets haute densité. If the chip (usually CTE between 6-10ppm/C) is installed on a conventional Circuits imprimés (CTE 18ppm/C), it may cause excessive solder joints to age after multiple thermal cycles. L'axe Z cte affecte directement la fiabilité du trou de plantation, especially for Microwave Printed Boards.