Nalika sinyal frekuensi radio frekuensi dhuwur / gelombang mikro dipakani menyang PCB sirkuit, mundhut disebabake sirkuit dhewe lan materi sirkuit mesthi bakal generate jumlah tartamtu saka panas. Sing luwih gedhe mundhut, sing luwih dhuwur daya liwat materi PCB, lan luwih panas kui. Nalika suhu operasi sirkuit ngluwihi nilai dirating, sirkuit bisa nimbulaké sawetara masalah. Contone, MOT parameter operasi khas, kang uga dikenal ing PCBs, suhu operasi maksimum. Nalika suhu operasi ngluwihi MOT, kinerja lan linuwih sirkuit PCB bakal kaancam. Liwat kombinasi modeling elektromagnetik lan pangukuran eksperimen, ngerteni karakteristik termal PCB gelombang mikro RF bisa mbantu ngindhari degradasi kinerja sirkuit lan degradasi linuwih sing disebabake dening suhu dhuwur.

Ngerti carane mundhut selipan ana ing bahan sirkuit mbantu kanggo njlèntrèhaké luwih apik faktor penting related kanggo kinerja termal saka sirkuit PCB frekuensi dhuwur. Artikel iki bakal njupuk sirkuit garis transmisi microstrip minangka conto kanggo ngrembug trade-offs related kanggo kinerja termal saka sirkuit. Ing sirkuit microstrip karo struktur PCB pindho sisi, mundhut kalebu mundhut dielektrik, mundhut konduktor, mundhut radiation, lan mundhut bocor. Bentenipun antarane komponen mundhut beda gedhe. Kanthi sawetara pangecualian, mundhut bocor sirkuit PCB frekuensi dhuwur umume kurang. Ing artikel iki, wiwit nilai mundhut bocor banget kurang, iku bakal digatèkaké kanggo wektu.

mundhut radiasi

Mundhut radiasi gumantung ing akeh parameter sirkuit kayata frekuensi operasi, kekandelan substrat sirkuit, konstanta dielektrik PCB (konstanta dielektrik relatif utawa εr) lan rencana desain. Ing babagan skema desain, mundhut radiasi asring amarga transformasi impedansi sing kurang ing sirkuit utawa bedane transmisi gelombang elektromagnetik ing sirkuit kasebut. Wilayah transformasi impedansi sirkuit biasane kalebu area feed-in sinyal, titik impedansi langkah, rintisan lan jaringan sing cocog. Desain sirkuit sing cukup bisa mujudake transformasi impedansi sing lancar, saéngga nyuda kerugian radiasi sirkuit. Mesthi, iku kudu temen maujud sing ana kamungkinan saka impedansi mismatch anjog kanggo mundhut radiation ing sembarang antarmuka saka sirkuit. Saka sudut pandang frekuensi operasi, biasane sing luwih dhuwur frekuensi, luwih akeh mundhut radiasi sirkuit.

Parameter bahan sirkuit sing ana gandhengane karo mundhut radiasi utamane dielektrik konstan lan kekandelan materi PCB. Sing luwih kenthel ing landasan sirkuit, luwih gedhe kemungkinan nyebabake mundhut radiasi; luwih murah εr saka materi PCB, sing luwih mundhut radiation saka sirkuit. Karakteristik materi sing ditimbang kanthi lengkap, panggunaan substrat sirkuit tipis bisa digunakake minangka cara kanggo ngimbangi kerugian radiasi sing disebabake dening bahan sirkuit εr sing kurang. Pengaruh kekandelan substrat sirkuit lan εr ing mundhut radiasi sirkuit amarga iku fungsi gumantung frekuensi. Nalika kekandelan saka landasan sirkuit ora ngluwihi 20mil lan frekuensi operasi luwih murah tinimbang 20GHz, mundhut radiation saka sirkuit banget kurang. Amarga umume modeling sirkuit lan frekuensi pangukuran ing artikel iki luwih murah tinimbang 20GHz, diskusi ing artikel iki bakal nglirwakake pengaruh mundhut radiasi ing pemanasan sirkuit.

Sawise ora nggatekake mundhut radiasi ing ngisor 20GHz, mundhut selipan sirkuit jalur transmisi microstrip utamane kalebu rong bagean: mundhut dielektrik lan mundhut konduktor. Proporsi saka loro utamané gumantung ing kekandelan saka landasan sirkuit. Kanggo substrat sing luwih tipis, mundhut konduktor minangka komponen utama. Amarga akeh alasan, umume angel prédhiksi kerugian konduktor kanthi akurat. Contone, kekasaran permukaan konduktor duweni pengaruh gedhe marang karakteristik transmisi gelombang elektromagnetik. Kekasaran permukaan foil tembaga ora mung ngganti konstanta panyebaran gelombang elektromagnetik saka sirkuit microstrip, nanging uga nambah kerugian konduktor sirkuit. Amarga efek kulit, pengaruh kekasaran foil tembaga ing mundhut konduktor uga gumantung marang frekuensi. Figure 1 mbandhingaké mundhut selipan saka 50 ohm microstrip sirkuit transmisi line adhedhasar kekandelan PCB beda, sing mungguh 6.6 mil lan 10 mil.

25

Gambar 1. Perbandingan sirkuit jalur transmisi mikrostrip 50 ohm adhedhasar bahan PCB kanthi ketebalan sing beda.

Asil diukur lan simulasi

Kurva ing Gambar 1 ngemot asil sing diukur lan asil simulasi. Asil simulasi dipikolehi kanthi nggunakake piranti lunak pitungan impedansi gelombang mikro MWI-2010 Rogers Corporation. Piranti lunak MWI-2010 ngutip persamaan analitis ing makalah klasik ing bidang pemodelan garis mikrostrip. Data tes ing Gambar 1 dipikolehi kanthi metode pangukuran dawa diferensial saka analisa jaringan vektor. Bisa dideleng saka Fig 1 sing asil simulasi saka kurva mundhut total Sejatine konsisten karo asil diukur. Bisa dideleng saka tokoh sing mundhut konduktor sirkuit tipis (kurva ing sisih kiwa cocog karo kekandelan 6.6 mil) minangka komponen utama saka total mundhut selipan. Nalika kekandelan sirkuit mundhak (kekandelan cocog kanggo kurva ing sisih tengen 10mil), mundhut dielektrik lan mundhut konduktor cenderung nyedhaki, lan loro bebarengan dadi total mundhut selipan.

Model simulasi ing Figure 1 lan paramèter materi sirkuit digunakake ing sirkuit nyata yaiku: konstanta dielektrik 3.66, faktor mundhut 0.0037, lan kekasaran permukaan konduktor tembaga 2.8 um RMS. Nalika roughness lumahing saka foil tembaga ing materi sirkuit padha suda, mundhut dirijen saka 6.6 mil lan 10 mil sirkuit ing Figure 1 bakal suda Ngartekno; nanging, efek ora ketok kanggo 20 sirkuit mil. Gambar 2 nuduhake asil tes saka rong bahan sirkuit kanthi kekasaran sing beda, yaiku bahan sirkuit standar Rogers RO4350B™ kanthi kekasaran dhuwur lan materi sirkuit Rogers RO4350B LoPro™ kanthi kekasaran sing sithik.

Figure 2 nuduhake kaluwihan nggunakake landasan lumahing foil tembaga Gamelan kanggo ngolah sirkuit microstrip. Kanggo substrat tipis, nggunakake foil tembaga Gamelan bisa Ngartekno nyuda mundhut selipan. Kanggo substrat 6.6mil, mundhut sisipan dikurangi 0.3 dB ing 20GHz amarga nggunakake foil tembaga sing mulus; landasan 10mil suda 0.22 dB ing 20GHz; lan landasan 20mil, mundhut selipan mung suda 0.11 dB.

Minangka ditampilake ing Figure 1 lan Figure 2, luwih tipis substrat sirkuit, sing luwih dhuwur mundhut selipan saka sirkuit. Iki tegese nalika sirkuit wis dipakani karo jumlah tartamtu saka daya gelombang mikro RF, lancip sirkuit bakal generate liyane panas. Nalika komprehensif nimbang Jeksa Agung bisa ngetokake saka dadi panas sirkuit, ing tangan siji, sirkuit tipis ngasilake panas luwih saka sirkuit kandel ing tingkat daya dhuwur, nanging ing tangan liyane, sirkuit tipis bisa njupuk aliran panas luwih efektif liwat sink panas. Tansah suhu relatif kurang.

Supaya kanggo ngatasi masalah dadi panas saka sirkuit, sirkuit lancip becik kudu duwe ciri ing ngisor iki: faktor mundhut kurang saka materi sirkuit, lumahing lancip tembaga Gamelan, εr kurang lan konduktivitas termal dhuwur. Dibandhingake karo materi sirkuit saka εr dhuwur, jembaré konduktor saka impedansi padha dijupuk ing kondisi εr kurang bisa luwih gedhe, kang ono gunane kanggo ngurangi mundhut konduktor sirkuit. Saka perspektif boros panas sirkuit, sanajan paling landasan sirkuit PCB frekuensi dhuwur duwe konduktivitas termal banget miskin relatif kanggo konduktor, konduktivitas termal bahan sirkuit isih parameter penting banget.

Akeh diskusi babagan konduktivitas termal substrat sirkuit wis dijlentrehake ing artikel sadurunge, lan artikel iki bakal ngutip sawetara asil lan informasi saka artikel sadurunge. Contone, persamaan ing ngisor iki lan Gambar 3 mbiyantu kanggo mangerteni faktor-faktor sing ana gandhengane karo kinerja termal bahan sirkuit PCB. Ing persamaan kasebut, k yaiku konduktivitas termal (W/m/K), A yaiku area, TH yaiku suhu sumber panas, TC yaiku suhu sumber kadhemen, lan L yaiku jarak antarane sumber panas lan sumber kadhemen.