色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

淺析高頻電路設計中銅箔對于電氣性能的影響

射頻問問 ? 來源:射頻問問 ? 2023-02-07 16:07 ? 次閱讀

引言

隨著未來可使用頻率的升高,對于高頻PCB設計的理念也在發生改變,例如高頻PCB越來越多的由單、雙面板向多層板結構轉移,復雜的金屬化過孔結構(任意層間互聯)正在取代簡單的金屬化過孔或者非金屬化過孔結構。

本文從TACONIC公司所使用的不同類型的銅箔對電氣性能的影響入手,針對不同的高頻應用場景,介紹了所對應適用的“介質+銅箔”組合方式。

1、高頻PCB設計中傳輸線形式

按照微波技術理論[1]對于傳輸線路的劃分,TEM (Transverse Electromagnetic)傳輸線和波導都可以作為高頻信號傳輸的載體,而TEM傳輸線結構中的微帶線(Micro-strip line)、帶狀線(Strip-line)和波導結構中的基片集成波導(SIW, Substrate Integrated Waveguide)都被應用在高頻PCB設計中。

在高頻PCB設計中,就高頻信號在不同傳輸線路中的衰減與銅箔之間的關系來講,微帶線和帶狀線受到銅箔的影響要遠大于SIW結構中銅箔的影響(或者說SIW結構中介質的損耗對于整個傳輸線路插損的貢獻率更大[2,3]),因而下文主要圍繞銅箔在微帶線和帶狀線結構中的相關問題展開。

2、趨膚效應(Skin Effect)

b37af2ea-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖1-1、微帶線結構示意圖

b3982856-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖1-2、帶狀線結構示意圖

在微帶線或帶狀線設計中,當高頻信號在導線中傳輸時,大部分電磁波能量會被束縛在導線與屏蔽層(地)之間的介質層中,而趨膚效應會導致高頻信號的傳輸聚集在導線表面的薄層,且越靠近導線表面,交變電流密度也越大。對于微帶線而言,趨膚效應將出現在微帶線與介質接觸的位置(如圖1-1紅色所示位置),對于帶狀線而言,趨膚效應將出現在帶狀線的表面與介質接觸的位置(如圖1-2紅色所示位置)。通過趨膚深度的計算公式,可以得出趨膚深度隨頻率變化的變化趨勢(見圖2)。

b3b3a360-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖2、趨膚深度與頻率的關系

通過圖2可以清晰的看出,趨膚深度隨著頻率的增加而顯著降低,當頻率為5GHz時,趨膚深度降至1um左右,而在毫米波頻段(>26GHz),趨膚深度進一步降低至0.5um以下。從側面說明了與介質接觸的銅箔粗糙度對于產品的插入損耗有著十分重要影響。這里所指的銅箔粗糙度可以是銅箔與基材介質接觸面(Treated side of copper foil)的粗糙度,也可以是指銅箔表面(Untreated side of copper foil)經過PCB制程后所產生的粗糙度,例如帶狀線設計中,蝕刻或壓合前內層粗化所導致的銅箔表面(線條頂部和側壁)的粗糙度。

3、高頻設計中不同類型銅箔對電性能的影響

在高頻線路板設計中,設計師選材時對于PCB板材的介電常數(Dk)和正切角損耗(Df)通常比較關注,對于銅箔的選擇往往只關注銅箔的厚度,容易忽略了不同類型銅箔的粗糙度對于產品電氣性能的影響。

接下來筆者從TACONIC公司可選的不同類型銅箔入手,就銅箔類型對電性能的影響進行介紹。

3.1、不同類型銅箔粗糙度情況

表1、不同類型銅箔粗糙度微觀形貌一覽表

b3c32484-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

通過對于不同類型銅箔與介質接觸面的微觀形貌SEM分析可見,不同類型的銅箔的粗糙度存在較大差異(本文以Rz ISO來表征粗糙程度),在微帶線的設計中,銅箔與介質接觸面的粗糙度將直接影響整個傳輸線路的插入損耗。

b3d45ce0-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖3、傳輸線邊緣殘銅SEM照片

對于帶狀線的設計而言,除了要考慮銅箔Treated side的粗糙度之外,還需要考慮銅箔Untreated side以及線條側壁的粗糙度,而這兩方面粗糙度的大小與PCB板廠的加工工藝以及加工能力有較大的關系,需對底銅厚度選擇、蝕刻藥水或內層粗化藥水等進行管控。否則,帶狀線表面的粗糙度過高,或者線條邊緣的殘銅(如圖3)都會導致傳輸線路電性能指標的惡化,例如:插損、駐波、互調等。

3.2、不同類型銅箔對于插入損耗的影響

b3eed00c-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖4、TSM-DS3搭配不同類型銅箔的插入損耗對比(50ohm微帶線)

在高頻設計中,傳輸線路插入損耗的降低,對于提升產品增益與功率效有著積極的意義。本文以TACONIC低損耗材料TSM-DS3(Dk 3.0, Df: 0.0011@10GHz)為介質,搭配不同類型的銅箔,對50ohm微帶線進行插入損耗的測試表明(如圖3所示),隨著頻率的增加,選用ULP銅箔對于降低線路的插入損耗有著極大的幫助,在45GHz下測試的TSM-DS3搭配ULP銅箔的插損為-0.24dB/10mm,比同頻段下搭配STD銅箔的插損低約77%。這不得不使我們考慮如何通過低損耗介質材料(例如TSM-DS3)搭配粗糙度盡可能低的銅箔來降低傳輸線路的插入損耗。

3.3、不同類型銅箔的對于互調性能的影響

在目前sub-6GHz的基站天線的應用中,對于采用低損耗PTFE材料搭配RTF銅箔來增強互調指標已經得到業界廣泛的接受,例如TACONIC的RF-30, RF-30-7H, RF-30A, TLX-8-P搭配RTF銅箔在基站天線市場應用。

b40d66b6-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖5、TACONIC基站天線材料搭配不同銅箔的互調測試對比

但是對于某些設計窗口窄,互調指標要求苛刻的應用場景,通過采用ULP銅箔來替換RTF銅箔,可以將互調指標由-163dBc(均值)提升到-167dBc(均值),PCB單元如果能夠提升4dB,將有助于提升整體天線的互調指標。

4、不同類型銅箔與介質之間結合力對比

b42348d2-a3d9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

圖6、TSM-DS3與不同粗糙度銅箔的剝離強度(不同可靠性測試條件)

在高頻設計中,通過使用低粗糙度銅箔的辦法來提升產品電氣性能的同時,對于低粗糙度銅箔與介質之間結合力能否滿足要求的擔憂時常被設計師們提及。針對這一顧慮,TACONIC公司通過工藝優化,使ULP銅箔與介質的結合力保持了與STD銅箔相同的水平(如圖6所示)。

5、高頻應用PCB板材選取-“介質+銅箔”優選組合

對于高頻應用PCB板材的選取,需要綜合考量材料介質基礎性能指標(Dk,Df, CTE, TcK, 尺寸穩定性,熱導系數等)、搭配何種銅箔、可加工性(多層板加工)、穩定性(一致性)、成本等多方面的因素。根據TACONIC公司高頻材料的實際應用經驗,并按照頻率的不同給出最優的解決方案。

5.1、Sub-6GHz

在sub-6GHz的頻率下,銅箔對于線路插損的貢獻有限。以普通基站天線為例,PCB設計相對簡單(層數最多不超過6L,以單、雙面板為主),但對于PCB的綜合成本比較敏感。TACONIC公司的RF-30A (Dk 2.97, Df0.0012 @ 1.9GHz)和TLX-8-P (Dk2.55, Df 0.0010 @ 1.9GHz)兩款材料搭配RTF銅箔均能滿足大部分客戶的實際需求(包括插損和互調指標)。但如果客戶對于插損和互調還需要進一步的提升以滿足某些苛刻的指標要求時,上述兩款材料均可以搭配ULP銅箔來使用,成本上會有一定的增加。

對于多層天線板而言,低損耗粘接片也必須作為考慮的因素之一,TACONIC公司的fastRiseTM系列粘接片(Dk2.43~2.76, Df: 0.0014@ 10GHz)可以為客戶在多層天線板中降低線路插損和維持互調指標上提供幫助。

5.2、Above 6GHz

Above 6GHz的高頻PCB設計將會更為復雜,對于“介質損耗”和“銅箔損耗”的要求更高,而且多層板結構趨多,因而對于材料的PCB可加工性以及相關可靠性(金屬化過孔)的要求也更高。

針對Above 6GHz的應用,TACONIC公司的TLY-5 (Dk2.2, Df: 0.0009@10GHz),TLY-5Z (Dk 2.2, Df: 0.0013 @10GHz) 和TSM-DS3 (Dk3.0, Df: 0.0011 @10GHz) 搭配ULP銅箔可以極大的降低線路插入損耗。

從適用頻率以及設計的可實現性來講,TLY-5, TLY-5Z和TSM-DS3搭配ULP銅箔有著各自適用范圍:

(1)、“TLY-5+ULP銅箔”可適用于高至77GHz的設計,如果有多層板的結構,層數以不高于6層且PCB板總厚不超過40mil為宜,不適合金屬化過孔太多的設計。

(2)、“TLY-5Z+ULP銅箔”適合頻率低于30GHz的設計,如果有多層板的結構,層數以不高于12層且PCB板總厚不超過120mil為宜。

(3)、“TSM-DS3+ULP銅箔” 可適用于高至77GHz的設計,并搭配fastRiseTM 系列粘接片制作高頻多層線路板,能夠應對多次壓合(優異的尺寸穩定性)[4]、密集金屬化過孔等復雜的PCB結構。此外TSM-DS3穩定的TcK系數(溫飄系數:5.4ppm/C)也是其能在毫米波頻段應用的重要指標之一。

6、結語

在高頻PCB設計中,對于“介質+銅箔”組合的選擇,除了電氣性能最優的原則之外,還應同時考慮PCB可加工性(復雜結構的實現性)和成本等多方面的影響因素,以期找到一個最佳的平衡點。

作者:李俊,高級區域經理,TACONIC泰康利

審核編輯:湯梓紅
聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • pcb
    pcb
    +關注

    關注

    4319

    文章

    23082

    瀏覽量

    397542
  • PCB設計
    +關注

    關注

    394

    文章

    4683

    瀏覽量

    85558
  • 銅箔
    +關注

    關注

    5

    文章

    220

    瀏覽量

    16298
  • 高頻電路
    +關注

    關注

    12

    文章

    228

    瀏覽量

    35694
  • 微帶線
    +關注

    關注

    2

    文章

    82

    瀏覽量

    16382

原文標題:淺析高頻電路設計中銅箔對于電氣性能的影響

文章出處:【微信號:射頻問問,微信公眾號:射頻問問】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    電容的作用及分布參數對電氣性能的影響!

    電容的作用及分布參數對電氣性能的影響(一)https://bbs.elecfans.com/jishu_1446132_1_1.html電源完整性之電容放置位置及去偶半徑(二)https
    發表于 11-10 15:56

    請問怎樣提高板子的電氣性能

    在布板時,如果線密,過孔就可能要多,當然就會影響板子的電氣性能,請問怎樣提高板子的電氣性能
    發表于 06-25 04:08

    銅箔對于電氣性能有哪些影響?

    不同類型的銅箔粗糙度對電氣性能有什么影響?
    發表于 08-01 07:09

    連接器電氣性能的穩定性如何保證

    ` 電子連接器的目的是連接兩個獨立的電路來傳輸電流和信號。在這一過程,如果連接器的質量出現問題,很容易導致整機的故障,特別是由于電氣性能引起的故障,從而導致燒毀電路等問題的發生。因此
    發表于 06-17 09:51

    奇異電氣性能石墨被確認

    奇異電氣性能石墨被確認 Exotic Electric Properties of Graphene ConfirmedScienceDaily (Nov. 18, 2009) — First, it was the soccer-ball-shaped molecules dubbed buc
    發表于 03-03 09:07 ?832次閱讀

    變頻器電氣性能測試規范下載

    艾默生變頻器電氣性能測試規范
    發表于 03-02 13:39 ?5次下載

    EVT基本電氣性能測試報告資料下載

    EVT基本電氣性能測試報告資料下載
    發表于 04-28 11:27 ?13次下載

    電氣性能指標的介紹

    1.3非電氣性能指標
    的頭像 發表于 08-16 02:05 ?2657次閱讀

    PFC電感電氣性能指標的具體介紹 (9.1)

    PFC電源設計與電感設計計算(九) - PFC電感電氣性能指標的定義及電路的作用(1) 9A
    的頭像 發表于 04-01 06:01 ?5409次閱讀
    PFC電感<b class='flag-5'>電氣性能</b>指標的具體介紹 (9.1)

    電氣性能指標的具體分析

    1.2電氣性能指標
    的頭像 發表于 04-22 06:37 ?6727次閱讀
    <b class='flag-5'>電氣性能</b>指標的具體分析

    分析高頻應用銅箔粗糙度對電氣性能的影響

    本文從 TACONIC公司所使用的不同類型的銅箔粗糙度對電氣性能的影響入手,針對不同的高頻應用場景,介紹了所對應適用的“介質+銅箔”組合方式。
    發表于 07-13 10:24 ?1次下載
    分析<b class='flag-5'>高頻</b>應用<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>銅箔</b>粗糙度對<b class='flag-5'>電氣性能</b>的影響

    0歐姆電阻器與跳線的電氣性能及應用對比

    電感比過孔(via)還要小,可防止高頻電路產生干擾,在大規模生產中的安裝成本比跳線低,因此在BOM表的用量也不少。 電氣性能 0歐姆電阻的阻值并非真正為零,只是針對相關應用
    的頭像 發表于 08-03 09:22 ?3446次閱讀
    0歐姆電阻器與跳線的<b class='flag-5'>電氣性能</b>及應用對比

    封裝設計電氣性能考量

    封裝的主要功能之一是為芯片提供電源.以及為芯片提供通向外部和封裝內其他芯片的電信號通路,其電氣性能關系到I 能否在更高一級組裝中正常工作。在設計,應考量如下 3個方面。
    的頭像 發表于 05-15 12:31 ?850次閱讀
    封裝設計<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>電氣性能</b>考量

    電子基礎:理解PCB材料的機械與電氣性能關系

    電子基礎:理解PCB材料的機械與電氣性能關系
    的頭像 發表于 03-14 15:25 ?851次閱讀

    TNC連接器特性與優勢:電氣性能與機械耐用性

    ,甚至在某些精密設計可以應用至18GHz,使其在高頻應用中表現出色。 阻抗匹配:TNC連接器的常見阻抗為50Ω,這對于確保信號傳輸的穩定性和性能至關重要。 插
    的頭像 發表于 12-16 10:45 ?138次閱讀
    TNC連接器特性與優勢:<b class='flag-5'>電氣性能</b>與機械耐用性
    主站蜘蛛池模板: 奶头被客人吸得又红又肿| 啊…嗯啊好深男男高h文| 亚洲精品免费在线| 天天拍拍国产在线视频| 色吧最新网址| 日韩久久影院| 日本女人下面毛茸茸| 欧美成人3d动漫专区| 欧美白妞大战非洲大炮| 年轻的的小婊孑2中文字幕| 蜜柚免费视频高清观看在线| 美女脱得只剩皮肤| 麻豆乱码一卡二卡三卡视频| 凌晨三点免费WWW| 蜜臀AV精品一区二区三区| 棉签和冰块怎么弄出牛奶视频 | 2022年国产精品久久久久| 一攻多受h嗯啊巨肉bl巨污| 伊人精品影院一本到综合| 真实的强视频免费网站| 97国产精品久久精品国产| 99视频精品国产免费观看| AV无码九九久久| 成人影院午夜久久影院| 国产av在线播放| 国产午夜亚洲精品理论片八戒| 国产又黄又硬又粗| 九九精彩视频在线观看视频| 久久永久影院免费| 欧美日韩高清一区| 涩涩在线观看免费视频| 午夜在线观看免费观看 视频| 亚洲国产精品第一影院在线观看| 亚洲人成网站在线播放| 24小时日本免费看| 潮 喷女王cytherea| 国产露脸150部国语对白| 久久99精品久久久久久园产越南| 毛片大片免费看| 日韩欧美精品有码在线播放免费| 午夜影视不充值观看|