PCB技術 - 77 GHz自動車レーダのための適切な回路基板材料の探索

77 GHz自動車レーダのための適切な回路 基板材料の探索

自動車の電子安全システムの動作周波数はますます高くなり、77 GHz自動車レーダセンサを安全システムに使用することで、いつか都市交通をより安全にすることができます。前のROGブログで紹介したように、77 GHzミリ波帯「車載レーダー」の設計と製造が完了しています。ミリ波周波数（30 GHz〜300 GHz）に使用される回路基板材料は、一般に30 GHz以下のマイクロ波周波数の回路とは異なる特別な要件に直面している。しかし、ミリ波回路設計者の実践と経験によると、一部の回路の材料パラメータはミリ波回路の高性能と密接に関連している可能性があるが、ロジャーズ社のRO 3003â¢回路基板などの回路材料はミリ波回路特性を持っている。必要な材料パラメータは77 GHz以上の周波数で優れた性能を示すことができる。

前のブログで述べたように、ミリ波周波数と77 GHzで低損失回路を実現するための6種類のキー基板材料の特性は、

Dk公差回路材料Df銅箔導体の表面粗さDkとDf吸水率の熱安定性係数ガラス編組効果を/////77 GHz自動車レーダPCBアンテナとその他の高周波基板応用のpcb基板材料選択ガイドとして使用すべき場合、この6つの材料の性能は、RO3003バンドル回路基板が低損失回路に最適であることを大きく示している。実際、その特性がミリ波回路の特殊なニーズに適しているため、RO3003回路基板はミリ波回路に広く応用されている。電気分解（ED）銅やより滑らか（損失が小さい）圧延銅などの異なるタイプの銅箔を提供することができ、設計者はミリ波回路応用の最も厳しい要求を満たすためにpcb基板の特性を正確に指定することができる。

材料の六大財産

この6つの重要な材料パラメータと77 GHzと他のミリ波周波数における電気的性質との関係は何ですか。ミリ波周波数では信号波長がより短く、

プリント配線板

材料は厳格に制御された誘電率Dk値を持っているが、低Dkの材料だけを選択することがより重要である。一方、厳格に制御するDkはより一貫した性能を実現することができ、一方、Dk（Isla−Dk）の変化は77 GHzでの位相角不一致をもたらし、この周波数ではレーダセンサの性能が劣ることになる。

回路から抽出された回路材料のDk（または設計Dk）は、材料Dkの公差によってDk値が影響され、銅箔導体の表面粗さの変化を含む他の各種プリント配線板材料の特性にも影響される。77 GHzでの回路性能に影響を与える可能性のある設計Dkの変化を最小化すべきであり、設計Dkの変化を制御し、設計Dkの変化に影響を与える他の回路特性の変化を含む。Dkの変化の程度を設計する最良の方法は、異なる生産ロットからの複数のサンプルの参照回路に対して正確で再現可能な測定を行うことである。

同様に、77 GHzで反復可能な低損失回路性能を実現するためには、回路基板材料の損失係数（Df）を厳密に制御する必要がある。低Df回路基板材料の選択は注目すべき目標であるが、ミリ波周波数で周波数によるDfの安定した変化を維持することも重要である。Dfの変化は設計Dkの変化のもう一つの影響因子であり、これによりミリ波周波数を有する小波長信号下で位相と周波数安定性を維持することが困難になる。

77 GHzの周波数では、回路基板材料の銅箔導体の表面粗さが導体損失に顕著な影響を与える。銅箔が滑らかであればあるほど、損失は小さくなる。電解銅（ED）はミリ波周波数回路に広く用いられている銅箔導体タイプであるが、その粗さから圧延銅よりも高い損失を示している。77 GHzおよびミリ波周波数における基板材料の財産を評価する際、銅層と誘電体層の接着が回路の無線周波数性能に影響を与えるため、リフトオフ強度（初期および加熱後を含む）は無視できない。多くの材料パラメータと同様に、ED銅と圧延銅箔を選択するために、電気的性質とはく離強度との間でトレードオフを行うことができる。しかし、予想されるトレードオフにもかかわらず、RO 3003墋¢回路基板材料を使用する場合、圧延銅は良好なはく離強度を有し、同時に77 GHzでも非常に低い損失特性を提供する。

ミリ波下ではこのような微細な回路特性が必要であるため、温度変化が基板材料に与える影響は77 GHzや他のミリ波帯での性能変化にもつながる。回路基板材料を広範囲の温度変化に曝すと、Dk（TCDk）の熱安定性係数とDf（TCDf）の熱安定性係数の過度な変化はDkとDfの変化に等しくなる。TCDkとTCDfを比較的厳密に制御する回路 基板材料を選択することにより、これらの温度影響を最小限に抑えることができる。一般に、TCDkが｜50｜ppm/°C以下の回路基板材料は、良好な性能を有する安定特性であると考えられる。実際の材料を例にして、RO 3003塣¢回路基板で測定したTCDkは3 ppm/°Cである。

低吸湿性はほとんどの高周波回路基板材料の目標の1つである。ミリ波帯で使用される回路材料については、わずかな違いでも性能に影響を与える。回路材料が吸湿しすぎると損失が増加し、Dkは湿度の変化に伴って増加する。理想的な動作条件下での回路の性能は許容できるかもしれないが、実際の用途では要求を満たしていない可能性がある。例えば、高湿度動作条件下、特に波長の短いミリ波周波数では。

最後に、77 GHzと他のミリ波回路が考慮しなければならない6つの回路材料パラメータの中で、「ガラス編み効果」も回路Dkを変化させることが知られている。多くの回路材料では、ガラスクロスは材料を補強するために使用されている。このようにすると、材料全体の繊維パターンの一部に他の部分よりも多くのガラス繊維が含まれ、Dkの変化を招くこともあります。ガラス強化材料の使用は回路材料の機械的財産を増加させますが、高周波回路における材料の電気的財産にも影響を与えます。理想的には、より高い周波数で選択される材料は、ガラスクロスまたはガラス繊維を含む必要はない。

ニーズに合った材料を選択

Rogers RO 3003バンドル基板材料は、77 GHzおよび他のミリ波回路の6つの重要な材料要件を満たすことができることが実証されている。RO 3003墋¢積層板は損失が極めて低い材料であり、10 GHzでの典型的なDfは0.0010であり、Dk公差は±0.04に厳格に制御される。多くのミリ波回路設計エンジニアは、回路材料として5ミリ厚のED銅またはより滑らかな（損失がより低い）圧延銅RO 3003水晶基板を選択している。0.04%未満の低吸湿性もあり、TCDkは非常に低く、典型的な値は-3 ppm/°Cである。

RO 3003バンドル基板材料は高周波回路の6つの重要な要件を反映しているため、77 GHzや他のミリ波回路設計エンジニアの一般的な選択肢となっています。また、RO 3003バンドル回路 基板は使用しないか、ガラスクロスで補強する必要があるため、ガラス編みの問題はない。周波数が高くなると信号電力を維持する必要がある回路に適しており、特に安全性の向上に重点を置いた77 GHz自動車レーダシステムに適している、耐久性と低損失の回路基板材料である！