Виробництво друкованих плат TMM RF з контрольованим імпедансом

Виробництво друкованих плат TMM RF з контрольованим імпедансом є, перш за все, проблемою контролю стекування, а потім проблемою ширини доріжки. Готова товщина діелектрика, профіль міді та співвідношення опорної площини визначають геометрію лінії, яку фактично використовує розрахунок імпедансу. Друкована плата Rogers TMM RF - це друкована плата, яка використовує термореактивний мікрохвильовий ламінат Rogers TMM для побудови ліній передачі радіочастотних сигналів з контрольованим імпедансом, передніх радіочастотних пристроїв, фільтрів, з'єднувачів, узгоджувальних мереж, плат підсилювачів з низьким рівнем шуму, секцій підсилювачів потужності, випробувальних приладів та мереж живлення антен. На практиці розробникам необхідно знати, як TMM впливає на імпеданс, втрати та компонування; покупцям потрібен чіткий пакет цінової пропозиції на радіочастотні технології; а виробникам необхідно визначити, які функції потребують жорсткого контролю процесу. Якщо гібридне радіочастотне стекування визначає цей сполучний матеріал, керування сполучним шаром RO4450F допомагає визначити готову діелектричну відстань, що використовується в моделі імпедансу.

Цей посібник зосереджений на виробництві з контрольованим імпедансом: взаємозв'язку між геометрією вивільненої радіочастотної напруги, діелектричною конструкцією, міддю, переходами, купонами імпедансу та методом перевірки, що використовується на готовій платі.

Наміри щодо проектування та виробництва друкованих плат радіочастотних систем Rogers TMM

Яку проблему вирішує Rogers TMM у проектуванні радіочастотних друкованих плат?

Радіочастотні схеми залежать від передбачуваної електромагнітної поведінки. На радіочастотах траса — це вже не просто мідне з'єднання; це лінія передачі з імпедансом, фазовою затримкою, втратами в провіднику, діелектричними втратами та розривами. Rogers TMM допомагає, забезпечуючи контрольовані діелектричні властивості, низький тангенс кута втрат, жорстку термореактивну структуру та добру механічну стабільність. Порівняно зі стандартним FR4, TMM надає радіочастотному інженеру надійнішу підкладку для ліній 50 Ом, фазово узгоджених шляхів та налаштованих структур.

Виробничий аспект не менш важливий. Гарний радіочастотний проект все одно може не вдатися, якщо плата виготовлена ​​з неправильною товщиною діелектрика, неконтрольованою шириною травлення, шорсткою міддю, невідповідним покриттям або пошкодженим зворотним шляхом. Радіочастотна друкована плата Rogers TMM повинна випускатися як спроектований стек, а не лише як файли Gerber.

Які радіочастотні схеми зазвичай будуються на основі Rogers TMM?

Типовими прикладами є радіочастотні перемикачі, фільтри, диплексори, об'єднувачі, подільники потужності, з'єднувачі, модулі інтерфейсу, плати підсилювачів з низьким рівнем шуму, плати підсилювачів потужності, плати живлення GPS/РЧ, роз'єми для випробувань РЧ та калібрувальні прилади. TMM особливо корисний там, де для конструкції потрібна більш жорстка альтернатива PTFE, висока надійність гальванічного наскрізного отвору, варіант з високим Dk для компактних структур або стабільний тепловий коефіцієнт діелектричної проникності.

Яка різниця між радіочастотною друкованою платою та мікрохвильовою друкованою платою в цьому кластері?

Вибір матеріалу друкованої плати Rogers TMM RF для керованого імпедансу

Вибір матеріалу визначає геометрію, яку виробник може фактично створити. Марки з нижчим значенням Dk, такі як TMM3, створюють ширші лінії 50 Ом для заданої товщини діелектрика, що зазвичай покращує стійкість до травлення та може зменшити втрати в провідниках. Марки з вищим значенням Dk, такі як TMM10, TMM10i та TMM13i, стискають радіочастотні структури, але створюють вужчі лінії та більшу чутливість до допуску на розміри. TMM6 та TMM4 знаходяться між цими крайнощами. На мікрохвильових частотах виробництво мікрохвильових схем TMM також враховує втрати та фазову поведінку, яку перевірка цілісності постійного струму не може встановити.

Який клас термомеханічного шару Rogers найкраще підходить для радіочастотної друкованої плати з опором 50 Ом?

Немає єдиного найкращого класу для 50 Ом. Якщо конструкція має достатню площу та потребує широкої смуги пропускання або легшого виготовлення, можна віддати перевагу TMM3 або TMM4. Якщо конструкція компактна та може витримувати вужчі доріжки, можна розглянути TMM6 або TMM10. Якщо радіочастотна структура є резонатором або мініатюрним розгалужувачем, TMM з високим Dk може бути правильним рішенням. Клас слід вибирати разом з товщиною діелектрика та вагою міді, щоб кінцева ширина доріжки була технологічною.

Чи повинен розробник радіочастотних компонентів використовувати процес Dk чи дизайн Dk?

Для радіочастотного моделювання опублікований розрахунковий Dk зазвичай є кращою відправною точкою, оскільки він призначений для співвіднесення з поведінкою схеми. Процесний Dk залишається важливим для специфікації матеріалу та вхідного контролю якості. На виробничому кресленні має бути вказано точний клас якості та товщину, тоді як розв'язувач повинен використовувати правильний розрахунковий Dk та реальну геометрію лінії. Якщо на кресленні вказано лише «TMM» без зазначення класу якості, товщини та цільового імпедансу, виробник не може надійно вказати або створити результат радіочастотного моделювання.

Проектування радіочастотної лінії передачі на друкованій платі Rogers TMM

Коли слід використовувати мікросмужкові кабелі на радіочастотних платах TMM?

Мікросмужкова лінія розміщує радіочастотну доріжку на зовнішньому шарі над опорною площиною. Її легко виготовити, легко зондувати та зручно використовувати для монтажу компонентів, налаштування контактних майданчиків та підключення роз'ємів. Вона поширена для антенних живильників, фільтрів, з'єднувачів та радіочастотних входів. Компроміс полягає в тому, що поля частково поширюються в повітрі, тому мікросмужкова лінія більше піддається впливу паяльної маски, покриття, сусіднього металу, корпусів та змін навколишнього середовища. Вона також випромінює більше, ніж закопана смужкова лінія.

Коли заземлений копланарний хвилевід кращий за мікросмужковий?

Заземлений копланарний хвилевід, або GCPW, розміщує заземлену мідь поруч із радіочастотною доріжкою та з'єднує ці бічні заземлення з опорною площиною за допомогою зшивних переходних отворів. Він корисний для щільних радіочастотних схем, запуску роз'ємів, переходів міліметрових хвиль та схем, які потребують кращого обмеження поля, ніж проста мікросмужкова конструкція. Критичними виробничими розмірами є як ширина доріжки, так і зазор, тому контроль травлення та зазор паяльної маски повинні бути ретельно перевірені.

Коли слід вибирати смужкову лінію?

Смужкова лінія розміщує сигнал між двома опорними площинами. Вона забезпечує краще екранування, менше випромінювання та кращу ізоляцію від сусідніх схем, але вимагає більше шарів і ускладнює зондування або налаштування. Смужкова лінія корисна, коли перехресні перешкоди, випромінювання або взаємодія з корпусом неприйнятні. Оскільки поле знаходиться всередині діелектрика, поведінка лінії тісно пов'язана з Dk шаруватого матеріалу та товщиною діелектрика.

Обсяг матеріалу: У цій статті розглядається виготовлення друкованих плат з контрольованим імпедансом, коли конструкція вимагає використання ламінату TMM. Підтвердьте затверджену документацію щодо класу, конструкції та матеріалів у запиті цінових пропозицій.

Керований імпеданс 50 Ом Rogers TMM RF PCB

Як розраховується 50-омна доріжка на термометрі Роджерса?

Крива 50 Ом розраховується на основі класу TMM, проектного Dk, товщини діелектрика до опорної площини, товщини міді, кінцевої ширини травлення, стану паяльної маски та геометрії лінії. Виробник не повинен використовувати універсальний онлайн-калькулятор після завершення стекування; розрахунок повинен відповідати фактичному виробничому стекуванню. Якщо лінія є GCPW, необхідно враховувати бічний зазор заземлення та відстань між переходними отворами. Якщо лінія є смужковою, необхідно враховувати асиметрію між верхнім та нижнім діелектриками.

Який допуск слід вказати для радіочастотного імпедансу?

±10% є звичайним значенням для багатьох друкованих плат з контрольованим імпедансом, але радіочастотні схеми можуть потребувати ретельнішого контролю залежно від частоти та чутливості. Жорсткий допуск не є безкоштовним: він вимагає технологічної ширини ліній, контрольованої товщини діелектрика, стабільної компенсації травлення та значних купонів. Встановлення нереалістичного допуску на вузькій лінії з високим Dk може збільшити вартість без покращення кінцевого продукту. Допуск повинен відповідати тому, що дійсно потрібно схемі.

Чому марки TMM з високим Dk ускладнюють контроль імпедансу?

Вищий Dk зменшує ширину лінії, необхідну для цільового імпедансу. Вужчі лінії роблять варіацію травлення більшим відсотком від кінцевої ширини. Тому невелика зміна ширини може призвести до більшого зсуву імпедансу. Вищі ступені Dk також роблять резонансні структури меншими, тому фізичні допуски споживають більше бюджету електричних допусків. Це не робить TMM з високим Dk непридатним; це означає, що перевірка DFM має бути суворішою.

Правила компонування радіочастотних ліній Rogers TMM для зворотного шляху, перехідних отворів та з'єднань

Чому зворотний шлях радіочастотного сигналу такий же важливий, як і траса?

Радіочастотний струм повертається під або навколо сигнальної лінії через найближчу опорну структуру. Розщеплення площин, порожнечі, прорізи, антиконтактні кластери та погано розташовані переходи змушують струм обходити напрямок, що створює розриви імпедансу, випромінювання та перехресні перешкоди. Безперервна опорна площина є одним з найважливіших правил компонування для радіочастотних плат TMM. Якщо лінія змінює шари, зворотний шлях потребує зшивання переходних отворів або запланованого переходу.

Як слід розміщувати заземлюючі переходи для радіочастотних елементів?

Заземлюючі переходні отвори слід розміщувати поблизу місць виведення роз'ємів, заземлень компонентів, заземлень на стороні GCPW, переходів, огорож переходних отворів та точок повернення високострумових радіочастотних елементів. Їхнє завдання полягає у зменшенні індуктивності та стримуванні полів. Точний крок залежить від частоти та геометрії, але ключова ідея полягає в узгодженості: огорожа переходних отворів, яка непередбачувано запускається та зупиняється, може створювати небажані резонанси. Розмір свердла та кільцевого кільця також повинні залишатися технологічними для вибраної товщини TMM.

Як можна зменшити зв'язок на радіочастотній друкованій платі Rogers TMM?

Зв'язок зменшується шляхом розміщення, екранування заземленням, ортогонального трасування, де це можливо, за допомогою огорож, трасування смуговими лініями та ретельного проектування опорної площини. Структури зі зв'язаними лініями, такі як спрямовані відгалужувачі, навмисно використовують контрольований зв'язок, тому їхні зазори є критично важливими розмірами. Ненавмисний зв'язок між радіочастотними шляхами враховується під час аналізу компонування та, за необхідності, за допомогою електромагнітного моделювання.

Контроль втрат радіочастот: шорсткість, обробка та геометрія міді

Що спричиняє втрати вставки на радіочастотній друкованій платі Rogers TMM?

Внесені втрати виникають через діелектричні втрати, втрати в провіднику, втрати на випромінювання та втрати на розриви. Метод термомеханічного вимірювання (TMM) підтримує відносно низькі діелектричні втрати, але втрати в провіднику все ще можуть переважати на довгих або вузьких лініях. Шорсткість міді збільшує ефективний шлях струму на радіочастотних лініях. Нікелеві покриття може збільшувати втрати. Вузькі доріжки мають вищий опір, ніж ширші доріжки. Запуски, через шлейфи та різкі розриви додають втрати на відбиття та можуть виглядати як додаткові внесені втрати під час вимірювання.

Як слід вибирати мідь та обробку поверхні?

Для радіочастотних профілів, чутливих до втрат, використовуйте найгладший мідний профіль, який все ще забезпечує надійне виготовлення та адгезію, а потім виберіть обробку, яка відповідає потребам як у радіочастотних профілях, так і в складанні. OSP та іммерсійне срібло є поширеними варіантами з низькими втратами. ENIG та ENEPIG можуть знадобитися для довговічності або зв'язку, але слід переглянути штраф за втрати радіочастотних профілів. Якщо конструкція має суворий бюджет втрат, додайте купон на втрати до панелі прототипу.

Чи впливає паяльна маска на радіочастотні доріжки Rogers TMM?

Паяльна маска змінює діелектричне середовище навколо зовнішнього шару радіочастотної доріжки. На мікросмужкових та GCPW-матрицях це може змістити імпеданс та ефективну діелектричну проникність. Багато радіочастотних плат тримають паяльну маску подалі від критичних радіочастотних доріжок або моделюють її вплив безпосередньо. У примітках до виготовлення має бути зазначено, чи дозволено використовувати маску над радіочастотними лініями, навколо стартових майданчиків та в зонах антен.

Огляд виробництва для виготовлення друкованих плат радіочастотних систем Rogers TMM

Що повинен перевірити виробник друкованих плат перед складанням радіочастотної плати TMM?

Виробник повинен перевірити клас герметичності матеріалу (TMM), товщину діелектрика, вагу міді, ширину ліній, зазори GCPW, розміри переходних отворів, кільцеві кільця, відстані від краю до міді, отвори для паяльної маски, обробку поверхні, конструкцію купона імпедансу та критичні розміри. Також слід перевірити, чи суперечить запитувана обробка цільовим втратам радіочастотних сигналів, і чи контур плати створює напруження при трасіровці поблизу критичних радіочастотних елементів.

Коли слід перевіряти радіочастотні характеристики за допомогою прототипу?

Перевірка прототипу рекомендується, коли радіочастотний тракт новий, антена або фільтр налаштовані, у конструкції використовується новий клас TMM, геометрія запуску не виміряна або бюджет втрат обмежений. Процес прототипування друкованої плати Rogers TMM пояснює, як вимірювання імпедансу та радіочастот повинні враховуватися у виробничому проекті.

Контрольний список запитів цінових пропозицій для виробництва радіочастотних друкованих плат Rogers TMM

Що має бути включено до пакету цінової пропозиції на друковану плату RF?

• Файли Gerber, ODB++ або IPC-2581 з даними свердління та контуром плати.
• Марка Rogers TMM, товщина діелектрика та товщина готової плати.
• Накладання шарів з опорними площинами та функціями радіочастотного шару.
• Цілі з контрольованим імпедансом, типи ліній та допуски.
• Вага/профіль міді та обробка поверхні.
• Правила паяльної маски для радіочастотних доріжок та областей антен/живлення.
• Вимоги до випробувального купона: TDR, внесені втрати, мікрошліф або перший виріб.
• Кількість, ціль поставки, статус прототипу або виробництва та вимоги до складання.

Для планування комерційних витрат скористайтеся ціновим посібником TMM PCB . Щодо специфічних для антен радіочастотних схем див. посібник TMM з друкованих плат.

Передача проектування радіочастотних систем компанії Rogers TMM PCB Manufacturing

Що, крім Gerbers, має надіслати радіочастотний інженер?

Інженер з радіочастотних технологій повинен надіслати запланований стек, припущення розв'язувача, цільовий імпеданс, тип лінії, смугу частот, переваги щодо обробки поверхні, правило маски паяння та список критичних мереж або структур. Якщо конструкцію було оптимізовано в електромагнітному симуляторі, виробничий файл повинен відповідати змодельованій геометрії. Наприклад, якщо моделювання передбачало відсутність маски паяння над лінією GCPW, це має бути зазначено на виробничому кресленні. Якщо передбачалася певна товщина готової міді, це також слід вказати. Highleap перевіряє структури з контрольованим імпедансом на 50 Ом або інші структури з контрольованим імпедансом на основі опублікованого стеку та визначає купон або метод вимірювання на основі креслення. Мета полягає в перевірці готової плати, а не лише у відтворенні номінальної ширини художнього твору. Точні значення властивостей матеріалу слід перевірити за поточною документацією постачальника для зазначеного класу та конструкції.

Як слід затверджувати зміни ширини рядка?

Виробники іноді коригують ширину лінії, щоб вона відповідала імпедансу, після перерахунку стекапу. Це може бути правильно, але це слід задокументувати. Якщо лінія є простим з'єднанням 50 Ом, корекція ширини може покращити плату. Якщо лінія є частиною фільтра, з'єднувача або структури живлення антени, зміна ширини без оновлення моделі може змінити більше, ніж імпеданс. Шлях затвердження повинен розрізняти звичайні керовані лінії від резонансної або зв'язаної радіочастотної геометрії.

Коли потрібне електромагнітне моделювання?

Розрахунки імпедансу в замкнутій формі корисні для прямих ліній, але електромагнітне моделювання часто потрібне для запуску, переходів, полів переходних отворів, з'єднувачів, фільтрів, антенних живильників, вигинів, трійників та щільних схем розміщення. Виробнику друкованих плат не завжди потрібно виконувати повний електромагнітний проект, але він повинен розпізнавати, коли елемент занадто складний, щоб розглядати його як просту траєкторію. Чим більше схема залежить від розривів як частини проекту, тим важливіше зберегти точну змодельовану геометрію.

Питання щодо друкованої плати TMM RF

Чи Rogers TMM кращий за FR4 для радіочастотних друкованих плат?

Так, для радіочастотних конструкцій, яким потрібен передбачуваний коефіцієнт деформації (Dk), менші втрати, точніший контроль імпедансу та краща термостабільність. FR4 може бути прийнятним для низькочастотних або недорогих схем, але не є керованим мікрохвильовим ламінатом.

Чи можна використовувати Rogers TMM для ліній 50 Ом?

Так. Мікросмужкові дроти 50 Ом, дроти з герметичною прокладкою та смугові лінії можна проектувати на TMM, якщо разом вирішувати питання класу якості, товщини, міді та геометрії лінії.

Яке покриття слід використовувати для друкованої плати Rogers TMM RF?

OSP або іммерсійне срібло часто вибирають для низьких втрат радіочастот; ENIG або ENEPIG можна використовувати, коли довговічність збірки або з'єднання проводів важливіші за мінімальні втрати провідника. Для отримання цінової пропозиції вкажіть цільові значення імпедансу, допуск, кількість міді, діапазон частот, розмір плати та кількість. Вкажіть, чи потрібен імпеданс на кожній виробничій панелі, чи це визначений план вибірки, щоб чітко визначити обсяг перевірки.