TMM RF -piirilevyjen valmistus kontrolloidulla impedanssilla

TMM RF -piirilevyjen valmistus kontrolloidulla impedanssilla on ensisijaisesti pinoamishallintaongelma ja toissijaisesti juovan leveysongelma. Valmiin dielektrisen paksuuden, kuparin profiilin ja referenssitason suhteen perusteella impedanssilaskelmassa käytettävän linjageometrian. Rogers TMM RF -piirilevy on painettu piirilevy, jossa käytetään Rogers TMM -lämpökovettuvaa mikroaaltolaminaattia kontrolloidun impedanssin omaavien RF-siirtolinjojen, RF-etupäätteiden, suodattimien, kytkimien, sovitusverkkojen, vähäkohinaisten vahvistinlevyjen, tehovahvistinosien, testikiinnikkeiden ja antennin syöttöverkkojen rakentamiseen. Käytännössä suunnittelijoiden on tiedettävä, miten TMM vaikuttaa impedanssiin, häviöön ja asetteluun; ostajien on saatava selkeä RF-tarjouspaketti; ja valmistajien on tunnistettava, mitkä ominaisuudet vaativat tiukkaa prosessinohjausta. Jos hybridi-RF-pinoamisratkaisussa käytetään tätä liitosmateriaalia, RO4450F-liitoskerroksen ohjaus auttaa määrittämään impedanssimallissa käytettävän lopullisen dielektrisen etäisyyden toisistaan.

Tämä opas keskittyy kontrolloidun impedanssin valmistukseen: vapautetun RF-geometrian, dielektrisen rakenteen, kuparin, läpivientien, impedanssikuponkien ja valmiin piirilevyn todentamismenetelmän väliseen suhteeseen.

Rogers TMM RF -piirilevyjen suunnittelu- ja valmistusaikomus

Minkä ongelman Rogers TMM ratkaisee RF-piirilevysuunnittelussa?

RF-piirit ovat riippuvaisia ​​ennustettavasta sähkömagneettisesta käyttäytymisestä. RF-taajuuksilla johdin ei ole enää pelkkä kupariliitäntä; se on siirtolinja, jolla on impedanssi, vaiheviive, johdinhäviö, dielektrinen häviö ja epäjatkuvuuksia. Rogersin TMM auttaa tarjoamalla hallitut dielektriset ominaisuudet, pienen häviön tangentin, jäykän kertamuovirakenteen ja hyvän mekaanisen vakauden. Tavalliseen FR4-tuotteeseen verrattuna TMM tarjoaa RF-suunnittelijalle luotettavamman alustan 50 Ω:n linjoille, vaihesovitetuille poluille ja viritetyille rakenteille.

Valmistuspuoli on yhtä tärkeä. Hyväkin RF-suunnittelu voi epäonnistua, jos levy valmistetaan väärällä dielektrisellä paksuudella, hallitsemattomalla etsausleveydellä, karkealla kuparilla, sopimattomalla viimeistelyllä tai rikkinäisellä paluukanavalla. Rogers TMM RF -piirilevy tulisi julkaista suunniteltuna pakettina, ei vain Gerber-tiedostoina.

Mitä RF-piirejä yleensä rakennetaan Rogersin TMM:lle?

Yleisiä esimerkkejä ovat RF-kytkimet, suodattimet, diplekserit, yhdistimet, tehonjakajat, kytkimet, etupäämoduulit, hiljaiset vahvistinlevyt, tehovahvistinlevyt, GPS/RF-syöttölevyt, RF-testausliittimet ja kalibrointilaitteet. TMM on erityisen hyödyllinen silloin, kun suunnittelussa tarvitaan jäykempi vaihtoehto PTFE:lle, korkea läpipinnoitettujen reikien luotettavuus, korkea Dk-vaihtoehto kompakteille rakenteille tai vakaa dielektrisen vakion lämpökerroin.

Mitä eroa on RF-piirilevyllä ja mikroaaltopiirilevyllä tässä klusterissa?

Rogers TMM RF -piirilevyn materiaalivalinta kontrolloitua impedanssia varten

Materiaalivalinta määrää geometrian, jonka valmistaja voi todellisuudessa rakentaa. Alhaisemman Dk-arvon omaavat laadut, kuten TMM3, tuottavat leveämpiä 50 Ω:n linjoja tietyllä dielektrisellä paksuudella, mikä yleensä parantaa syövytyssietoa ja voi vähentää johdinhäviöitä. Korkeamman Dk-arvon omaavat laadut, kuten TMM10, TMM10i ja TMM13i, kutistavat RF-rakenteita, mutta luovat kapeampia linjoja ja suuremman herkkyyden mittatoleranssille. TMM6 ja TMM4 sijoittuvat näiden ääripäiden väliin. Mikroaaltotaajuuksilla TMM-mikroaaltopiirien valmistuksessa otetaan huomioon myös häviöt ja vaihekäyttäytyminen, jota DC-jatkuvuustarkistus ei pysty selvittämään.

Mikä Rogersin TMM-laatu sopii parhaiten 50 ohmin RF-piirilevylle?

50 Ω:lle ei ole olemassa yhtä parasta laatua. Jos rakenteessa on riittävästi pinta-alaa ja se vaatii laajaa kaistanleveyttä tai helpompaa valmistusta, TMM3 tai TMM4 voivat olla parempi vaihtoehto. Jos rakenne on kompakti ja kestää kapeampia johdinjohtimia, voidaan harkita TMM6:ta tai TMM10:tä. Jos RF-rakenne on resonaattori tai miniatyyrikytkin, korkean Dk-arvon omaava TMM voi olla oikea ratkaisu. Laatu tulisi valita yhdessä dielektrisen paksuuden ja kuparin painon kanssa, jotta lopullinen johdinjohtimen leveys on valmistettavissa.

Pitäisikö RF-suunnittelijan käyttää prosessia Dk vai suunnitteluprosessia Dk?

RF-simulaatiossa julkaistu suunnitteluarvo Dk on yleensä parempi lähtökohta, koska sen on tarkoitus korreloida piirin käyttäytymisen kanssa. Prosessiarvo Dk on edelleen tärkeä materiaalispesifikaatioiden ja tulevan laadunvalvonnan kannalta. Valmistuspiirustuksessa tulee ilmoittaa tarkka laatu ja paksuus, kun taas ratkaisijan tulee käyttää oikeaa suunnitteluarvoa Dk ja todellista viivageometriaa. Jos piirustuksessa lukee vain "TMM" ilman laatua, paksuutta ja impedanssitavoitetta, valmistaja ei voi luotettavasti antaa tai rakentaa RF-tulosta.

RF-lähetyslinjan suunnittelu Rogers TMM -piirilevyllä

Milloin mikroliuskaa tulisi käyttää TMM RF -levyissä?

Mikroliuskatekniikka sijoittaa RF-johtimen ulkokerrokselle referenssitason päälle. Se on helppo valmistaa, helppo mitata ja kätevä komponenttien asennukseen, viritysalustoille ja liittimien laukaisuun. Se on yleinen antennisyöttöjen, suodattimien, kytkimien ja RF-etupäätteiden materiaaleissa. Kompromissina on, että kentät kulkevat osittain ilmassa, joten mikroliuskatekniikka on alttiimpi juotosmaskille, pinnoitteelle, lähellä olevalle metallille, koteloille ja ympäristön muutoksille. Se myös säteilee enemmän kuin maanalainen liuskajohto.

Milloin maadoitettu koplanaarinen aaltojohdin on parempi kuin mikroliuska?

Maadoitettu koplanaarinen aaltojohdin eli GCPW sijoittaa maadoitettua kuparia RF-johtimen viereen ja yhdistää nämä sivumaadoitukset referenssitasoon liitosrei'illä. Se on hyödyllinen tiheissä RF-asetteluissa, liittimien laukaisuissa, millimetriaaltosiirtymissä ja asetteluissa, jotka vaativat parempaa kentän rajoitusta kuin yksinkertainen mikroliuska. Kriittiset valmistusmitat ovat sekä johtimen leveys että rako, joten syövytyksen hallinta ja juotosmaskin välys on tarkistettava huolellisesti.

Milloin liuskajohto tulisi valita?

Liuskajohto hautaa signaalin kahden referenssitason väliin. Se antaa paremman suojauksen, vähemmän säteilyä ja paremman eristyksen naapuripiireistä, mutta se vaatii enemmän kerroksia ja tekee luotauksesta tai virityksestä vaikeampaa. Liuskajohto on hyödyllinen, kun ylikuuluminen, säteily tai kotelon vuorovaikutus ei ole hyväksyttävää. Koska kenttä on dielektrisen kerroksen sisällä, johdon käyttäytyminen on vahvasti sidoksissa laminaatin Dk-arvoon ja dielektrisen kerroksen paksuuteen.

Materiaalilaajuus: Tämä artikkeli käsittelee kontrolloidun impedanssin omaavien piirilevyjen valmistusta, kun suunnittelussa käytetään TMM-laminaattia. Vahvista hyväksytty laatu, rakenne ja materiaalitiedot tarjouspyynnöstä.

50 ohmin Rogers TMM RF -piirilevyllä ohjattu impedanssi

Miten 50 ohmin jälki lasketaan Rogersin TMM:llä?

50 Ω:n käyrä lasketaan TMM-laadusta, suunnittelun Dk:sta, dielektrisen paksuuden ja referenssitason välillä, kuparin paksuudesta, lopullisesta syövytetystä leveydestä, juotosmaskin kunnosta ja linjageometriasta. Valmistajan ei tule käyttää geneeristä verkkolaskinta kokoonpanon viimeistelyn jälkeen; laskelman tulee vastata todellista tuotantokokoonpanoa. Jos linja on GCPW-tyyppinen, sivun ja maadoituksen välinen rako ja läpivientireikien välinen etäisyys on otettava huomioon. Jos linja on liuskajohtoinen, ylä- ja aladielektristen osien välinen epäsymmetria on otettava huomioon.

Mikä toleranssi tulisi määrittää RF-impedanssille?

±10 % on yleinen monille kontrolloidun impedanssin omaaville piirilevyille, mutta RF-piirit saattavat vaatia tarkempaa tarkastelua taajuudesta ja herkkyydestä riippuen. Tiukka toleranssi ei ole ilmainen: se vaatii valmistettavissa olevia viivanleveyksiä, kontrolloitua dielektristä paksuutta, vakaata etsauskompensointia ja merkityksellisiä kuponkeja. Epärealistisen toleranssin määrittäminen kapealle, korkean Dk-arvon omaavalle viivalle voi lisätä kustannuksia parantamatta lopputuotetta. Toleranssin tulisi vastata piirin todellisia tarpeita.

Miksi korkean Dk-arvon omaavat TMM-laadut vaikeuttavat impedanssin hallintaa?

Suurempi Dk-arvo pienentää tavoiteimpedanssin edellyttämää viivanleveyttä. Kapeammilla viivoilla etsausvaihtelu muodostaa suuremman prosenttiosuuden valmiista leveydestä. Pieni leveyden muutos voi siksi tuottaa suuremman impedanssisiirtymän. Korkeammat Dk-arvot tekevät myös resonanssirakenteista pienempiä, joten fyysiset toleranssit kuluttavat enemmän sähköisen toleranssin budjetista. Tämä ei tee korkean Dk-arvon omaavasta materiaalimassamittauksesta sopimatonta; se tarkoittaa, että DFM-tarkastelun on oltava tiukempi.

Rogersin TMM RF-asettelusäännöt paluureitille, läpivienneille ja kytkennälle

Miksi RF-paluutie on yhtä tärkeä kuin jälki?

RF-virta palaa signaalilinjan ali tai ympäri lähimmän referenssirakenteen kautta. Tason halkeamat, tyhjät kohdat, raot, antipad-klusterit ja huonosti sijoitetut siirtymät pakottavat virran kiertotielle, mikä aiheuttaa impedanssin epäjatkuvuuksia, säteilyä ja ylikuulumista. Jatkuva referenssitaso on yksi tärkeimmistä TMM RF -levyjen asettelusäännöistä. Jos linja vaihtaa kerroksia, paluureitti tarvitsee yhteenliitettäviä reikiä tai suunnitellun siirtymän.

Miten RF-maadoitusläpiviennit tulisi sijoittaa?

Maadoitusläpiviennit tulisi sijoittaa lähelle liittimien lähtöjä, komponenttien maadoituksia, ylijännitesuojattujen kehäjohtimien sivumaadoituspisteitä, siirtymiä, läpivientiaitoja ja suurvirtaisten radiotaajuuspaluupisteiden paikkoja. Niiden tehtävänä on vähentää induktanssia ja vaimentaa kenttiä. Tarkka nousu riippuu taajuudesta ja geometriasta, mutta keskeinen ajatus on johdonmukaisuus: läpivientiaita, joka alkaa ja pysähtyy arvaamattomasti, voi aiheuttaa ei-toivottuja resonansseja. Myös poran koon ja rengasmaisen renkaan on oltava valmistettavissa valitulla TMM-paksuudella.

Kuinka kytkentää voidaan vähentää Rogers TMM RF -piirilevyllä?

Kytkentää vähennetään etäisyydellä toisistaan, maadoitussuojauksella, mahdollisuuksien mukaan ortogonaalisella reitityksellä aitojen avulla, liuskajohtoreitityksellä ja huolellisella referenssitason suunnittelulla. Kytketyissä johtorakenteissa, kuten suuntakytkimissä, käytetään tarkoituksella hallittua kytkentää, joten niiden välit ovat kriittisiä mittoja. Tahaton kytkentä RF-polkujen välillä käsitellään asettelun tarkistuksen aikana ja tarvittaessa sähkömagneettisella simulaatiolla.

RF-häviöiden hallinta: Kuparin karheus, viimeistely ja geometria

Mikä aiheuttaa Rogers TMM RF -piirilevyn lisäyshäviön?

Lisäyshäviö johtuu dielektrisestä häviöstä, johdinhäviöstä, säteilyhäviöstä ja epäjatkuvuushäviöstä. TMM pitää dielektrisen häviön suhteellisen pienenä, mutta johdinhäviö voi silti hallita pitkiä tai kapeita johtoja. Kuparin karheus lisää tehollista virtareittiä radiotaajuudella. Nikkelipitoiset pinnat voivat lisätä häviötä. Kapeilla johtimilla on suurempi resistanssi kuin leveämmillä johtimilla. Lähtökohdat, läpiviennit ja terävät epäjatkuvuuskohdat lisäävät heijastushäviötä ja voivat näyttää mittauksissa ylimääräiseltä lisäyshäviöltä.

Miten kupari ja pintakäsittely tulisi valita?

Häviöherkissä radiotaajuusmateriaaleissa käytä tasaisinta kupariprofiilia, joka edelleen tukee luotettavaa valmistusta ja tarttumista, ja valitse sitten viimeistely, joka täyttää sekä radiotaajuus- että kokoonpanovaatimukset. OSP ja immersiohopea ovat yleisiä vähähäviöisiä valintoja. ENIG ja ENEPIG saattavat olla tarpeen kestävyyden tai liitoksen varmistamiseksi, mutta radiotaajuushäviöiden seuraamus on tarkistettava. Jos suunnittelulla on tiukka häviöbudjetti, sisällytä prototyyppipaneeliin häviökuponki.

Vaikuttaako juotosmaski Rogersin TMM:n RF-jälkiin?

Juotosmaski muuttaa dielektristä ympäristöä ulkokerroksen RF-johtimen ympärillä. Mikroliuskoilla ja GCPW-levyillä tämä voi muuttaa impedanssia ja tehollista dielektristä vakiota. Monet RF-levyt pitävät juotosmaskin poissa kriittisistä RF-johtimista tai mallintavat sen vaikutuksen eksplisiittisesti. Valmistustiedoissa tulee mainita, sallitaanko maskin käyttö RF-linjojen yli, laukaisujen lähellä ja antennialueilla.

Rogers TMM RF -piirilevyjen valmistuksen tarkastelu

Mitä piirilevyn valmistajan tulisi tarkistaa ennen TMM RF -levyn rakentamista?

Valmistajan tulisi tarkistaa TMM-luokka, dielektrinen paksuus, kuparin paino, viivojen leveydet, GCPW-raot, läpivientien koot, rengasmaiset renkaat, reunojen ja kuparin väliset etäisyydet, juotosmaskin aukot, pinnan viimeistely, impedanssikupongin suunnittelu ja kriittiset mitat. Sen tulisi myös tarkistaa, onko pyydetty viimeistely ristiriidassa RF-häviötavoitteen kanssa ja sijoittaako piirilevyn ääriviivat reititysjännitystä kriittisten RF-ominaisuuksien lähelle.

Milloin RF-suorituskyky tulisi validoida prototyypillä?

Prototyypin validointia suositellaan, kun RF-reitti on uusi, antenni tai suodatin on viritetty, suunnittelussa käytetään uutta TMM-laatua, laukaisugeometriaa ei ole mitattu tai häviöbudjetti on tiukka. Rogersin TMM-piirilevyn prototyyppiprosessi selittää, miten impedanssi- ja RF-mittaukset tulisi ottaa huomioon tuotantosuunnittelussa.

RFQ-tarkistuslista Rogers TMM RF -piirilevyjen valmistukseen

Mitä RF-piirilevyn tarjouspakettiin tulisi sisällyttää?

• Gerber-, ODB++- tai IPC-2581-tiedostot, jotka sisältävät poraustiedot ja piirilevyn ääriviivat.
• Rogers TMM -laatu, dielektrinen paksuus ja valmiin levyn paksuus.
• Kerrosten pinoaminen referenssitasoilla ja RF-kerrosfunktioilla.
• Kontrolloidun impedanssin tavoitteet, linjatyypit ja toleranssit.
• Kuparin paino/profiilitoive ja pinnan viimeistely.
• Juotosmaskin säännöt RF-jäljille ja antenni-/syöttöalueille.
• Testikupongin vaatimukset: TDR, väliinkytkentähäviö, mikroleikkaus tai ensimmäinen artikkeli.
• Määrä, toimituskohde, prototyypin tai tuotannon tila ja kokoonpanovaatimukset.

Kaupalliseen kustannussuunnitteluun käytä TMM-piirilevyjen hinnastoa . Antennikohtaisia ​​RF-asetteluja varten katso TMM-antennien piirilevyjen opas.

RF-suunnittelun luovutus Rogers TMM:n piirilevyvalmistajalle

Mitä RF-insinöörin tulisi lähettää Gerberien lisäksi?

RF-insinöörin tulee lähettää suunniteltu kerrosrakenne, ratkaisijan oletukset, kohdeimpedanssi, linjatyyppi, taajuuskaista, pintakäsittelytoive, juotosmaskisääntö ja luettelo kriittisistä verkoista tai rakenteista. Jos suunnittelu on optimoitu sähkömagneettisessa simulaattorissa, valmistustiedoston tulee vastata simuloitua geometriaa. Esimerkiksi jos simulaatiossa ei oletettu, että juotosmaskia olisi GCPW-linjan päällä, se tulee mainita valmistuspiirustuksessa. Jos siinä oletettiin tietty valmiin kuparin paksuus, sekin tulee ilmoittaa. Highleap tarkistaa 50 ohmin tai muut kontrolloidun impedanssin omaavat rakenteet julkaistua kerrosrakennetta vasten ja määrittelee kupongin tai mittausmenetelmän piirustuksen perusteella. Tavoitteena on varmistaa valmis piirilevy, ei vain toistaa nimellistä taideteoksen leveyttä. Tarkat materiaaliominaisuuksien arvot tulee tarkistaa toimittajan nykyisistä dokumenteista määritellyn laadun ja rakenteen osalta.

Miten viivanleveyden muutokset tulisi hyväksyä?

Valmistajat säätävät joskus linjan leveyttä impedanssin mukaan laskettuaan uudelleen kerrostuksen. Tämä voi pitää paikkansa, mutta se tulisi dokumentoida. Jos linja on yksinkertainen 50 Ω:n yhteenliitäntä, leveyden korjaus voi parantaa piirilevyä. Jos linja on osa suodatinta, kytkintä tai antennin syöttörakennetta, leveyden muuttaminen ilman mallin päivittämistä voi muuttaa enemmän kuin impedanssia. Hyväksymispolun tulisi erottaa tavalliset ohjatut linjat resonoivasta tai kytketystä RF-geometriasta.

Milloin sähkömagneettista simulointia tarvitaan?

Suljetun muodon impedanssilaskelmat ovat hyödyllisiä suorille viivoille, mutta sähkömagneettista simulointia tarvitaan usein laukaisuissa, siirtymissä, läpivientikentissä, kytkimissä, suodattimissa, antennin syötöissä, mutkissa, T-haaroissa ja tiheissä asetteluissa. Piirilevyvalmistajan ei aina tarvitse suorittaa täyttä sähkömagneettista suunnittelua, mutta sen tulisi tunnistaa, milloin ominaisuus on liian monimutkainen käsiteltäväksi yksinkertaisena juovana. Mitä enemmän piiri luottaa epäjatkuvuuksiin osana suunnittelua, sitä tärkeämpää on säilyttää tarkka mallinnettu geometria.

TMM RF -piirilevykysymykset

Onko Rogers TMM parempi kuin FR4 RF-piirilevyille?

Kyllä RF-malleissa, jotka vaativat ennustettavaa Dk-arvoa, pienempää häviötä, tiukempaa impedanssin säätöä ja parempaa lämpöstabiiliutta. FR4 voi olla hyväksyttävä matalataajuisille tai edullisille piireille, mutta se ei ole kontrolloitu mikroaaltolaminaatti.

Voiko Rogersin TMM:ää käyttää 50 ohmin linjoissa?

Kyllä. 50 Ω:n mikroliuska, GCPW ja liuskajohto voidaan suunnitella TMM:lle, kun laatu, paksuus, kupari ja johtogeometria ratkaistaan ​​yhdessä.

Minkä viimeistelyn tulisi olla Rogers TMM RF -piirilevyssä?

OSP- tai immersiohopea valitaan usein pienen RF-häviön vuoksi; ENIG- tai ENEPIG-muovia voidaan käyttää, kun kokoonpanon kestävyys tai johtimien liitos on tärkeämpää kuin minimaalinen johdinhäviö. Tarjousta varten sisällytä impedanssitavoitteet, toleranssi, pinottavuus, kupari, taajuusalue, piirilevyn koko ja määrä. Ilmoita, vaaditaanko impedanssia jokaiselle tuotantopaneelille vai määritelläänkö se näytteenottosuunnitelmana, jotta todentamisen laajuus on selkeä.