যখন উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি/মাইক্রোওয়েভ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত দেওয়া হয় পিসিবি সার্কিট, সার্কিট নিজেই এবং সার্কিট উপাদান দ্বারা সৃষ্ট ক্ষতি অনিবার্যভাবে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ উৎপন্ন করবে। ক্ষতি যত বেশি হবে, PCB উপাদানের মধ্য দিয়ে যাওয়ার শক্তি তত বেশি হবে এবং তাপ উৎপন্ন হবে। যখন সার্কিটের অপারেটিং তাপমাত্রা রেট করা মান অতিক্রম করে, সার্কিট কিছু সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সাধারণ অপারেটিং প্যারামিটার MOT, যা PCB-তে সুপরিচিত, সর্বাধিক অপারেটিং তাপমাত্রা। অপারেটিং তাপমাত্রা MOT ছাড়িয়ে গেলে, PCB সার্কিটের কার্যকারিতা এবং নির্ভরযোগ্যতা হুমকির সম্মুখীন হবে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মডেলিং এবং পরীক্ষামূলক পরিমাপের সংমিশ্রণের মাধ্যমে, RF মাইক্রোওয়েভ PCB-এর তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা উচ্চ তাপমাত্রার কারণে সার্কিটের কর্মক্ষমতা হ্রাস এবং নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস এড়াতে সহায়তা করতে পারে।

সার্কিট উপকরণগুলিতে কীভাবে সন্নিবেশের ক্ষতি হয় তা বোঝা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি PCB সার্কিটের তাপীয় কার্যকারিতা সম্পর্কিত গুরুত্বপূর্ণ কারণগুলিকে আরও ভালভাবে বর্ণনা করতে সহায়তা করে। এই নিবন্ধটি সার্কিটের তাপীয় পারফরম্যান্সের সাথে সম্পর্কিত ট্রেড-অফগুলি নিয়ে আলোচনা করার জন্য একটি উদাহরণ হিসাবে মাইক্রোস্ট্রিপ ট্রান্সমিশন লাইন সার্কিটকে গ্রহণ করবে। একটি দ্বি-পার্শ্বযুক্ত PCB কাঠামো সহ একটি মাইক্রোস্ট্রিপ সার্কিটে, ক্ষতির মধ্যে রয়েছে অস্তরক ক্ষতি, পরিবাহী ক্ষতি, বিকিরণ ক্ষতি এবং ফুটো ক্ষতি। বিভিন্ন ক্ষতি উপাদান মধ্যে পার্থক্য বড়. কিছু ব্যতিক্রম ছাড়া, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পিসিবি সার্কিটের ফুটো ক্ষতি সাধারণত খুব কম হয়। এই নিবন্ধে, যেহেতু ফুটো ক্ষতির মান খুবই কম, তাই আপাতত তা উপেক্ষা করা হবে।

বিকিরণ ক্ষতি

রেডিয়েশন ক্ষয় অনেক সার্কিট প্যারামিটারের উপর নির্ভর করে যেমন অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি, সার্কিট সাবস্ট্রেটের পুরুত্ব, PCB অস্তরক ধ্রুবক (আপেক্ষিক অস্তরক ধ্রুবক বা εr) এবং নকশা পরিকল্পনা। যতদূর ডিজাইন স্কিম উদ্বিগ্ন, বিকিরণ ক্ষতি প্রায়শই সার্কিটে দুর্বল প্রতিবন্ধক রূপান্তর বা সার্কিটে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ সংক্রমণের পার্থক্য থেকে উদ্ভূত হয়। সার্কিট ইম্পিডেন্স ট্রান্সফরমেশন এরিয়া সাধারণত সিগন্যাল ফিড-ইন এরিয়া, স্টেপ ইম্পিডেন্স পয়েন্ট, স্টাব এবং ম্যাচিং নেটওয়ার্ক অন্তর্ভুক্ত করে। যুক্তিসঙ্গত সার্কিট ডিজাইন মসৃণ প্রতিবন্ধক রূপান্তর উপলব্ধি করতে পারে, যার ফলে সার্কিটের বিকিরণ ক্ষতি হ্রাস পায়। অবশ্যই, এটি উপলব্ধি করা উচিত যে সার্কিটের যে কোনও ইন্টারফেসে বিকিরণ ক্ষতির জন্য প্রতিবন্ধকতার অমিল হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সির দৃষ্টিকোণ থেকে, সাধারণত উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি, সার্কিটের বিকিরণ ক্ষতি তত বেশি।

বিকিরণ ক্ষতির সাথে সম্পর্কিত সার্কিট উপকরণগুলির পরামিতিগুলি মূলত অস্তরক ধ্রুবক এবং PCB উপাদানের বেধ। সার্কিট সাবস্ট্রেট যত ঘন হবে, বিকিরণ ক্ষতি হওয়ার সম্ভাবনা তত বেশি; PCB উপাদানের εr যত কম হবে, সার্কিটের বিকিরণ ক্ষতি তত বেশি হবে। সামগ্রিকভাবে উপাদান বৈশিষ্ট্য ওজন, পাতলা সার্কিট সাবস্ট্রেটের ব্যবহার কম εr সার্কিট উপকরণ দ্বারা সৃষ্ট বিকিরণ ক্ষতি অফসেট করার উপায় হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সার্কিট বিকিরণ ক্ষতির উপর সার্কিট সাবস্ট্রেট বেধ এবং εr এর প্রভাব কারণ এটি একটি ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভর ফাংশন। যখন সার্কিট সাবস্ট্রেটের পুরুত্ব 20mil এর বেশি হয় না এবং অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি 20GHz এর চেয়ে কম হয়, তখন সার্কিটের বিকিরণ ক্ষতি খুব কম হয়। যেহেতু এই নিবন্ধে বেশিরভাগ সার্কিট মডেলিং এবং পরিমাপের ফ্রিকোয়েন্সি 20GHz-এর চেয়ে কম, এই নিবন্ধে আলোচনা সার্কিট গরম করার উপর বিকিরণ ক্ষতির প্রভাবকে উপেক্ষা করবে।

After ignoring the radiation loss below 20GHz, the insertion loss of a microstrip transmission line circuit mainly includes two parts: dielectric loss and conductor loss. The proportion of the two mainly depends on the thickness of the circuit substrate. For thinner substrates, conductor loss is the main component. For many reasons, it is generally difficult to accurately predict conductor loss. For example, the surface roughness of a conductor has a huge influence on the transmission characteristics of electromagnetic waves. The surface roughness of copper foil will not only change the electromagnetic wave propagation constant of the microstrip circuit, but also increase the conductor loss of the circuit. Due to the skin effect, the influence of copper foil roughness on conductor loss is also frequency-dependent. Figure 1 compares the insertion loss of 50 ohm microstrip transmission line circuits based on different PCB thicknesses, which are 6.6 mils and 10 mils, respectively

পরিমাপ করা এবং সিমুলেটেড ফলাফল

চিত্র 1 এর বক্ররেখায় পরিমাপ করা ফলাফল এবং সিমুলেশন ফলাফল রয়েছে। সিমুলেশন ফলাফল রজার্স কর্পোরেশনের MWI-2010 মাইক্রোওয়েভ প্রতিবন্ধকতা গণনা সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা হয়। MWI-2010 সফ্টওয়্যার মাইক্রোস্ট্রিপ লাইন মডেলিংয়ের ক্ষেত্রে ক্লাসিক কাগজপত্রে বিশ্লেষণাত্মক সমীকরণগুলি উদ্ধৃত করে। চিত্র 1-এর পরীক্ষার ডেটা একটি ভেক্টর নেটওয়ার্ক বিশ্লেষকের ডিফারেনশিয়াল দৈর্ঘ্য পরিমাপ পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত হয়। এটি চিত্র 1 থেকে দেখা যায় যে মোট ক্ষতি বক্ররেখার সিমুলেশন ফলাফলগুলি মূলত পরিমাপ করা ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি চিত্র থেকে দেখা যায় যে পাতলা সার্কিটের কন্ডাকটর ক্ষতি (বাম দিকের বক্ররেখাটি 6.6 মিলের পুরুত্বের সাথে মিলে যায়) মোট সন্নিবেশ ক্ষতির প্রধান উপাদান। সার্কিটের বেধ বাড়ার সাথে সাথে (ডানদিকে বক্ররেখার সাথে সম্পর্কিত বেধটি 10mil), অস্তরক ক্ষতি এবং পরিবাহী ক্ষতির দিকে যেতে থাকে এবং দুটি একসাথে মোট সন্নিবেশ ক্ষতি গঠন করে।

চিত্র 1-এর সিমুলেশন মডেল এবং প্রকৃত সার্কিটে ব্যবহৃত সার্কিট উপাদানের পরামিতিগুলি হল: ডাইলেকট্রিক ধ্রুবক 3.66, লস ফ্যাক্টর 0.0037, এবং তামার পরিবাহী পৃষ্ঠের রুক্ষতা 2.8 um RMS। যখন একই সার্কিট উপাদানের অধীনে তামার ফয়েলের পৃষ্ঠের রুক্ষতা হ্রাস করা হয়, তখন চিত্র 6.6-এ 10 mil এবং 1 mil সার্কিটের পরিবাহী ক্ষতি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে; যাইহোক, প্রভাব 20 mil সার্কিটের জন্য সুস্পষ্ট নয়। চিত্র 2 বিভিন্ন রুক্ষতা সহ দুটি সার্কিট উপাদানের পরীক্ষার ফলাফল দেখায়, যথা উচ্চ রুক্ষতা সহ রজার্স RO4350B™ স্ট্যান্ডার্ড সার্কিট উপাদান এবং কম রুক্ষতা সহ Rogers RO4350B LoPro™ সার্কিট উপাদান।

চিত্র 1 এবং চিত্র 2 তে দেখানো হয়েছে, সার্কিট সাবস্ট্রেট যত পাতলা হবে, সার্কিটের সন্নিবেশ ক্ষতি তত বেশি হবে। এর মানে হল যে যখন সার্কিটকে নির্দিষ্ট পরিমাণে আরএফ মাইক্রোওয়েভ শক্তি দেওয়া হয়, সার্কিট যত পাতলা হবে তত বেশি তাপ উৎপন্ন করবে। সার্কিট গরম করার বিষয়টিকে ব্যাপকভাবে বিবেচনা করার সময়, একদিকে, একটি পাতলা সার্কিট উচ্চ শক্তি স্তরে একটি পুরু সার্কিটের চেয়ে বেশি তাপ উৎপন্ন করে, কিন্তু অন্যদিকে, একটি পাতলা সার্কিট তাপ সিঙ্কের মাধ্যমে আরও কার্যকর তাপ প্রবাহ পেতে পারে। তাপমাত্রা তুলনামূলকভাবে কম রাখুন।

সার্কিটের গরম করার সমস্যা সমাধানের জন্য, আদর্শ পাতলা সার্কিটের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি থাকা উচিত: সার্কিটের উপাদানের কম ক্ষতির কারণ, মসৃণ তামার পাতলা পৃষ্ঠ, কম εr এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা। উচ্চ εr এর সার্কিট উপাদানের সাথে তুলনা করে, নিম্ন εr অবস্থায় প্রাপ্ত একই প্রতিবন্ধকতার পরিবাহী প্রস্থ বড় হতে পারে, যা সার্কিটের পরিবাহীর ক্ষতি কমাতে উপকারী। সার্কিট তাপ অপচয়ের দৃষ্টিকোণ থেকে, যদিও বেশিরভাগ উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পিসিবি সার্কিট সাবস্ট্রেটের কন্ডাক্টরের তুলনায় খুব কম তাপ পরিবাহিতা থাকে, তবুও সার্কিট উপকরণগুলির তাপ পরিবাহিতা একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি।

সার্কিট সাবস্ট্রেটের তাপ পরিবাহিতা সম্পর্কে অনেক আলোচনা পূর্ববর্তী নিবন্ধগুলিতে বিশদভাবে করা হয়েছে এবং এই নিবন্ধটি পূর্ববর্তী নিবন্ধগুলি থেকে কিছু ফলাফল এবং তথ্য উদ্ধৃত করবে। উদাহরণস্বরূপ, নিম্নলিখিত সমীকরণ এবং চিত্র 3 পিসিবি সার্কিট উপকরণগুলির তাপীয় কর্মক্ষমতা সম্পর্কিত কারণগুলি বুঝতে সহায়ক। সমীকরণে, k হল তাপ পরিবাহিতা (W/m/K), A হল ক্ষেত্রফল, TH হল তাপ উৎসের তাপমাত্রা, TC হল ঠান্ডা উৎসের তাপমাত্রা এবং L হল তাপ উৎসের মধ্যে দূরত্ব। ঠান্ডা উৎস।