Πλακέτα TMM για σμίκρυνση κεραίας

1. Επιλογή βαθμού TMM για σμίκρυνση κεραίας

Η TMM είναι μια οικογένεια θερμοσκληρυνόμενων ελασμάτων μικροκυμάτων που χρησιμοποιούνται σε κατασκευές μικροταινιών και ταινιών. Για την κατασκευή κεραιών, το χρήσιμο ερώτημα κατασκευής είναι ποια ποιότητα και πάχος παρέχουν την απαιτούμενη ηλεκτρική γεωμετρία, ενώ παραμένουν συμβατά με την προβλεπόμενη διαδρομή διάτρησης, δρομολόγησης, ελασματοποίησης και επιμετάλλωσης. Η Rogers δημοσιεύει ξεχωριστές οδηγίες κατασκευής για την οικογένεια TMM, επομένως η έκδοση της κατασκευής θα πρέπει να ελεγχθεί με την τρέχουσα τεκμηρίωση του προμηθευτή πριν από την κατασκευή εργαλείων. Η διαδικασία κατασκευής PCB θα πρέπει στη συνέχεια να αντιστοιχιστεί με αυτήν την κατασκευή. Μόλις επιλεγεί μια ποιότητα, η κατασκευή κεραιών σε υποστρώματα TMM συνδέει το μοντέλο μείωσης μεγέθους με έργα τέχνης, δομές τροφοδοσίας και έλεγχο διαστάσεων.

Για τη σμίκρυνση της κεραίας, οι σχετικές μεταβλητές είναι η Dk, το πάχος του διηλεκτρικού, η κατασκευή του χαλκού, η συμπεριφορά θερμοκρασίας και η σχέση μεταξύ του μεγέθους των χαρακτηριστικών RF και της ανοχής κατασκευής. Αυτές οι τιμές θα πρέπει να λαμβάνονται από το τρέχον φύλλο δεδομένων προμηθευτή για την επιλεγμένη ποιότητα και όχι να γενικεύονται σε όλα τα προϊόντα TMM. Η Highleap εξετάζει τις τροφοδοσίες κεραιών, την απόσταση μεταξύ των επιπέδων αναφοράς, το πλάτος γραμμής και το πάχος της πλακέτας σε σχέση με την μοντελοποιημένη κατασκευή. Καθώς οι διαστάσεις συρρικνώνονται, η καταχώρηση των πάνελ και ο έλεγχος χάραξης γίνονται πιο σημαντικά, επομένως το πρώτο άρθρο θα πρέπει να μετρά τα χαρακτηριστικά που καθοδηγούν την απόκριση της κεραίας. Οι ακριβείς τιμές ιδιοτήτων υλικού θα πρέπει να ελέγχονται σε σχέση με την τρέχουσα τεκμηρίωση του προμηθευτή για την καθορισμένη ποιότητα και κατασκευή.

Επειδή το TMM είναι θερμοσκληρυνόμενο, δεν μαλακώνει όταν θερμαίνεται. Η συγκόλληση καλωδίων μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς κίνδυνο ανύψωσης του μαξιλαριού ή παραμόρφωσης του υποστρώματος — ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι του PTFE για υβριδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων (MIC).

2. Πίνακας ιδιοτήτων σειράς Rogers TMM (TMM3–TMM13i) — Τιμές αναφοράς και χρήση σχεδιασμού

Οι παρακάτω τιμές είναι δεδομένα αναφοράς από δημοσιευμένη τεχνική βιβλιογραφία Rogers TMM. Επαληθεύστε την τρέχουσα αναθεώρηση και τη μέθοδο δοκιμής πριν από την κυκλοφορία. Η «Διαδικασία Dk» μετριέται στα 10 GHz σύμφωνα με τη μέθοδο 2.5.5.5 του IPC-TM-650 (συντονιστής stripline, άξονας z). Η «Σχεδίαση Dk» είναι η τιμή ευρυζωνικής σύνδεσης που μετριέται στα 8–40 GHz με τη μέθοδο διαφορικού μήκους φάσης — χρησιμοποιήστε την Σχεδίαση Dk στην προσομοίωση EM (HFSS, ADS, CST).

* Η τιμή TCDk του TMM10i εκτιμάται σύμφωνα με το δελτίο δεδομένων Rogers. Η θερμική αγωγιμότητα του TMM13i δεν έχει δημοσιευτεί. Η απορρόφηση νερού ποικίλλει ανάλογα με το πάχος του υποστρώματος — ανατρέξτε στο δελτίο δεδομένων Rogers για τιμές ανά πάχος (ASTM D570). Τυπικά πάχη: 0.015″–0.500″ (15–500 mil). Τυπικά μεγέθη πάνελ: 18 × 12″ και 18 × 24″. Επένδυση από χαλκό: ½ oz, 1 oz, 2 oz ηλεκτρολυτικά εναποτιθέμενη. Διατίθεται επένδυση από βαρέα μέταλλα.

Βασικά μοτίβα δεδομένων: Το Df παραμένει χαμηλό (0.0019–0.0023) σε όλες τις παραλλαγές ανεξάρτητα από το Dk — οι σχεδιαστές μπορούν να επιλέξουν υψηλό Dk για σμίκρυνση χωρίς σημαντική ποινή απώλειας. Ο συντελεστής τριβής xy και ο συντελεστής τριβής z είναι κοντά σε κάθε παραλλαγή (σε αντίθεση με το FR4, όπου ο συντελεστής τριβής z είναι 3–5 φορές υψηλότερος από τον συντελεστή τριβής xy), που αποτελεί τη βάση για αξιόπιστες επιμεταλλωμένες οπές.

Dk διεργασίας έναντι Dk σχεδιασμού: Οι δύο τιμές διαφέρουν επειδή μετρώνται με διαφορετικές μεθόδους σε διαφορετικά εύρη συχνοτήτων. Για παράδειγμα, το TMM4 έχει Dk διεργασίας = 4.50 αλλά Dk σχεδιασμού = 4.70. Χρησιμοποιήστε το Dk διεργασίας μόνο για τον έλεγχο ποιότητας κατασκευής. Σημειώστε ότι το Dk σχεδιασμού (12.20) του TMM13i είναι χαμηλότερο από το Dk διεργασίας (12.85) — να επαληθεύετε πάντα ποια τιμή αναμένει το εργαλείο προσομοίωσης.

3. TMM3 και TMM4: Χαμηλός συντελεστής πυκνότητας (Dk) για φίλτρα, ταλαντωτές και υποστρώματα βαθμονόμησης

TMM3 (Dk = 3.27 διεργασία / 3.45 σχεδιασμός). Το TMM3 είναι το πλησιέστερο στο RO4350B σε διηλεκτρική σταθερά. Το TCDk του είναι +37 ppm/°K και σημαίνει ότι η διηλεκτρική σταθερά αυξάνεται ελαφρώς με τη θερμοκρασία — μια προβλέψιμη, καλά χαρακτηρισμένη μετατόπιση που μπορεί να αντισταθμιστεί στο σχεδιασμό. Στο στρατιωτικό εύρος θερμοκρασιών από -55 έως +125 °C, η συνολική μετατόπιση Dk είναι περίπου 0.7%, διατηρώντας σταθερές τις κεντρικές συχνότητες του φίλτρου χωρίς ρύθμιση μετά την κατασκευή. Το TMM3 χρησιμοποιείται σε φίλτρα δορυφορικών αναμεταδοτών, υποστρώματα ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης (VCO) και εξαρτήματα δοκιμών όπου το Dk πρέπει να είναι γνωστό με υψηλή ακρίβεια και επαναλήψιμο σε όλες τις παρτίδες παραγωγής.

TMM4 (Dk = 4.50 διεργασία / 4.70 σχεδιασμός). Το TMM4 έχει το μικρότερο μέγεθος TCDk σε ολόκληρη την οικογένεια TMM: +15 ppm/°K. Πάνω από -55 έως +125 °C, η συνολική απόκλιση Dk είναι περίπου 0.27% — η πιο σταθερή ως προς τη θερμοκρασία επιλογή στο χαρτοφυλάκιο της Rogers. Το Dk σχεδιασμού του, που είναι 4.70, είναι κοντά στο FR4 (4.2–4.5), επομένως τα σχέδια που έχουν σχεδιαστεί με πρωτότυπο σε FR4 μπορούν να μεταβούν σε TMM4 χωρίς να αλλάξουν οι διαστάσεις του κυκλώματος. Το TMM4 είναι η τυπική επιλογή για συνδυαστικά και διαψηφιακά φίλτρα σε συστήματα επικοινωνιών και στρατιωτικούς ασυρμάτους, όπου η ακρίβεια συχνότητας πρέπει να διατηρείται σταθερή από -55 έως +125 °C.

4. TMM6 και TMM10: Υψηλή συχνότητα μετάδοσης για κεραίες GPS και συστοιχίες σταθμών βάσης

Το υψηλότερο Dk μειώνει το καθοδηγούμενο μήκος κύματος, συρρικνώνοντας αναλογικά τις συντονισμένες δομές. Μια κεραία patch στο TMM6 (Dk = 6.00) είναι περίπου 35% μικρότερη ανά διάσταση από την ίδια κεραία στο TMM3 (Dk = 3.27). Στο TMM10 (Dk = 9.20), η μείωση του μεγέθους φτάνει περίπου το 50%.

TMM6 (Dk = 6.00 διεργασία / 6.30 σχεδιασμός). Η TMM6 είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη παραλλαγή TMM. Οι κεραίες patch GPS L1 (1.575 GHz) στην TMM6 επιτυγχάνουν ένα αποτύπωμα περίπου 25 × 25 mm — αρκετά συμπαγές για μονάδες οροφής αυτοκινήτων και φορητούς δέκτες. Το TCDk των −11 ppm/°K (το μόνο αρνητικά μικρό TCDk στην οικογένεια) μπορεί να είναι ένας ισχυρός υποψήφιος όταν απαιτείται τόσο σμίκρυνση όσο και σταθερότητα θερμοκρασίας. Η TMM6 είναι επίσης το τυπικό υλικό για πάνελ κεραιών τομέα σταθμών βάσης κινητής τηλεφωνίας, όπου η μείωση μεγέθους 35% ανά στοιχείο επιτρέπει περισσότερους ακτινοβολητές σε μια σταθερή περιοχή πάνελ για συστοιχίες μαζικής MIMO 5G .

TMM10 (Dk = διαδικασία 9.20 / σχεδιασμός 9.80). Το TMM10 προωθεί περαιτέρω τη σμίκρυνση — μείωση μεγέθους κατά 50% σε σύγκριση με το TMM3. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν σχεδιασμούς κεραιών διηλεκτρικού συντονισμού (DRA) και συμπαγείς συστοιχίες για Wi-Fi και 5G. Τα TMM10 και TMM10i μπορούν να αντικαταστήσουν τα κεραμικά υποστρώματα αλουμίνας, ενώ παραμένουν επεξεργάσιμα σε τυπικό εξοπλισμό PCB — ο Rogers σημειώνει συγκεκριμένα αυτή τη δυνατότητα στο φύλλο δεδομένων του TMM. Αντιστάθμιση: Ο συντελεστής τριβής xy αυξάνεται στα 21 ppm/°K και το υλικό γίνεται πιο εύθραυστο σε υψηλότερο κεραμικό φορτίο. Για ισχυρότερη σμίκρυνση, η κατασκευή υψηλού Dk του TMM13i θα πρέπει να αξιολογείται σε σχέση με τις επιτρεπόμενες ανοχές μετατόπισης συχνότητας και χάραξης.

5. TMM10i και TMM13i: Πλαστικά φύλλα Rogers με την υψηλότερη πυκνότητα Dk για μικροσκοπικές κεραίες

Το επίθημα «i» δηλώνει ισοτροπικές παραλλαγές CTE. Τα TMM10i (Dk = 9.80) και TMM13i (Dk = 12.85) έχουν CTE που ταιριάζει απόλυτα και στους τρεις άξονες: και τα δύο μετρούν 19/19/20 ppm/°K (x/y/z) — η πιο συνεπής θερμική διαστολή από οποιοδήποτε laminate Rogers.

TMM10i (Dk = 9.80 διεργασία / 9.90 σχεδιασμός). Το TMM10i προτιμάται από το TMM10 για προγράμματα υψηλής αξιοπιστίας. Το ειδικό του βάρος (2.77) είναι πανομοιότυπο με το TMM10, αλλά ο πιο ισότροπος συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE) (19/20 έναντι 21/20 του TMM10) μειώνει τη διαφορική τάση μεταξύ του χαλκού μέσω των κυλίνδρων και του περιβάλλοντος διηλεκτρικού κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν στοιχεία κεραίας φάσης για αεροδιαστημικά ραντάρ, φίλτρα κοιλότητας με διηλεκτρικό φορτίο για δορυφόρους επικοινωνιών και δίκτυα διαχωρισμού ισχύος όπου η αξιοπιστία της PTH σε διάστημα άνω των 1,000 θερμικών κύκλων είναι αδιαπραγμάτευτη.

Το TMM13i (Dk = 12.85 διεργασία / 12.20 σχεδιασμός). Το TMM13i παρέχει την πιο επιθετική σμίκρυνση στο χαρτοφυλάκιο της Rogers — τα στοιχεία κεραίας είναι περίπου 60% μικρότερα ανά διάσταση από ό,τι στο TMM3. Είναι ένα εξειδικευμένο υλικό για εξαιρετικά συμπαγείς κεραίες GNSS, μικροσκοπικές κεραμικές συστοιχίες patch και διηλεκτρικούς ταλαντωτές συντονισμού (DRO). Αντισταθμιστικά πλεονεκτήματα: υψηλότερη πυκνότητα (3.00 g/cm³), TCDk −70 ppm/°K (μεγαλύτερη θερμοκρασιακή απόκλιση στην οικογένεια TMM), χαμηλότερη αντοχή αποφλοίωσης χαλκού (4.0 lb/in έναντι 5.7 για το TMM3) και θερμική αγωγιμότητα που δεν έχει δημοσιευτεί από την Rogers. Όταν απαιτείται μέγιστο Dk με θερμοσκληρυνόμενη επεξεργασιμότητα, το TMM13i είναι η μόνη επιλογή laminate χωρίς προσαρμοσμένα κεραμικά υποστρώματα.

6. Πώς να κατασκευάσετε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων TMM: Διάτρηση, επιμετάλλωση και πλαστικοποίηση

Η θερμοσκληρυνόμενη μήτρα της TMM σημαίνει ότι επεξεργάζεται με τον τυπικό εξοπλισμό FR4 — ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι του PTFE. Το κεραμικό υλικό πληρώσεως εισάγει συγκεκριμένες ρυθμίσεις και η ευθραυστότητα αυξάνεται με το Dk.

Για τα TMM10, TMM10i και TMM13i, συνιστάται η χρήση λέιζερ για μικροοπές — το εύθραυστο υλικό μπορεί να μικρορωγμάσει γύρω από μικρές μηχανικά διανοιγμένες οπές. Σχεδιάστε το ελάχιστο πλάτος ίχνους στα 4 mil για τα TMM3/TMM4/TMM6 και στα 5 mil για τα TMM10/TMM10i/TMM13i. Συμπεριλάβετε κουπόνια δοκιμής σύνθετης αντίστασης σε κάθε πάνελ.

Η Highleap κατασκευάζει πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων TMM και στις έξι παραλλαγές. Οι πλακέτες TMM3, TMM6 και TMM10i διατίθενται σε τυποποιημένα πάχη (25 και 50 mil). Οι πλακέτες TMM4, TMM10 και TMM13i διατίθενται κατόπιν παραγγελίας με χρόνο παράδοσης υλικού 2-4 εβδομάδες. Υποστηρίζονται κατασκευές TMM πολλαπλών στρώσεων έως 8 στρώσεις και στοίβες υβριδίων TMM/FR4. Για την πλήρη διαδικασία κατασκευής που καλύπτει όλες τις οικογένειες υλικών Rogers, ανατρέξτε στον οδηγό διαδικασίας κατασκευής πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων Rogers.

7. Rogers TMM vs RO4000 vs RO3000: Οδηγός επιλογής υλικού

Η πιο σαφής περίπτωση χρήσης για το TMM είναι όταν ένας σχεδιασμός απαιτεί Dk πάνω από 6.0 σε συνδυασμό με τυπική επεξεργασιμότητα PCB — καμία άλλη σειρά Rogers δεν το προσφέρει αυτό σε θερμοσκληρυνόμενη μορφή. Η δεύτερη ισχυρή περίπτωση χρήσης είναι η απόδοση φάσης με σταθερή θερμοκρασία: το TCDk του TMM4 των +15 ppm/°K είναι το χαμηλότερο μέγεθος στο χαρτοφυλάκιο της Rogers, καθιστώντας το πρότυπο για φίλτρα δορυφορικής επικοινωνίας στενής ζώνης και δίκτυα τροφοδοσίας ραντάρ ακριβείας όπου η σταθερότητα συχνότητας μεταξύ -55 και +125 °C είναι κρίσιμη.

Το TMM δεν είναι η σωστή επιλογή όταν απαιτείται απόλυτη ελάχιστη απώλεια εισαγωγής (χρησιμοποιήστε RT/duroid 5880), όταν λειτουργεί κυρίως πάνω από 40 GHz (το PTFE ξεπερνά το TMM σε mmWave) ή όταν το κόστος είναι ο κύριος παράγοντας για γενικά RF κάτω από 10 GHz (το RO4350B είναι φθηνότερο και διατίθεται σε μεγαλύτερο απόθεμα).

Ζητήστε μια προσφορά για την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος TMM από την Highleap → Υποβάλετε αρχεία Gerber και απαιτήσεις stackup. Συμβουλές μηχανικού σχετικά με τους συμβιβασμούς TMM vs RO4000 vs RO3000 περιλαμβάνονται δωρεάν. Για μια προσφορά μικροσκοπικής κεραίας, δώστε τη ζώνη συχνοτήτων, τη γεωμετρία της κεραίας, το stackup, το περίγραμμα της πλακέτας, τον χαλκό και τις απαιτήσεις δοκιμής RF. Αυτό επιτρέπει στον κατασκευαστή να αξιολογήσει εάν το απαιτούμενο μέγεθος χαρακτηριστικών είναι συμβατό με την προτεινόμενη κατασκευή.