როდესაც მაღალი სიხშირის/მიკროტალღური რადიოსიხშირული სიგნალი იკვებება PCB წრე, თავად მიკროსქემის და მიკროსქემის მასალის მიერ გამოწვეული დანაკარგი აუცილებლად გამოიმუშავებს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას. რაც უფრო დიდია დანაკარგი, მით უფრო მაღალია სიმძლავრე, რომელიც გადის PCB მასალაში და მით მეტია წარმოქმნილი სითბო. როდესაც მიკროსქემის მუშაობის ტემპერატურა აღემატება ნომინალურ მნიშვნელობას, წრემ შეიძლება გამოიწვიოს გარკვეული პრობლემები. მაგალითად, ტიპიური ოპერაციული პარამეტრი MOT, რომელიც კარგად არის ცნობილი PCB-ებში, არის მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა. როდესაც სამუშაო ტემპერატურა აღემატება MOT-ს, PCB მიკროსქემის მუშაობასა და საიმედოობას საფრთხე დაემუქრება. ელექტრომაგნიტური მოდელირებისა და ექსპერიმენტული გაზომვების კომბინაციით, RF მიკროტალღური PCB-ების თერმული მახასიათებლების გაგება დაგეხმარებათ თავიდან აიცილოთ მიკროტალღური მუშაობის დეგრადაცია და მაღალი ტემპერატურით გამოწვეული საიმედოობის დეგრადაცია.

იმის გაგება, თუ როგორ ხდება ჩასმის დანაკარგი მიკროსქემის მასალებში, დაგეხმარებათ უკეთ აღწეროთ მნიშვნელოვანი ფაქტორები, რომლებიც დაკავშირებულია მაღალი სიხშირის PCB სქემების თერმულ მუშაობასთან. ეს სტატია მაგალითს მივიღებთ მიკროზოლის გადამცემი ხაზის წრედს მიკროსქემის თერმულ ფუნქციონირებასთან დაკავშირებული კომერციების განსახილველად. მიკროზოლის წრეში ორმხრივი PCB სტრუქტურით, დანაკარგები მოიცავს დიელექტრიკის დაკარგვას, გამტარის დაკარგვას, რადიაციის დაკარგვას და გაჟონვის დაკარგვას. განსხვავება დანაკარგის სხვადასხვა კომპონენტებს შორის დიდია. რამდენიმე გამონაკლისის გარდა, მაღალი სიხშირის PCB სქემების გაჟონვის დაკარგვა ზოგადად ძალიან დაბალია. ამ სტატიაში, რადგან გაჟონვის დანაკარგის ღირებულება ძალიან დაბალია, ის ამ დროისთვის იგნორირებული იქნება.

რადიაციის დაკარგვა

Radiation loss depends on many circuit parameters such as operating frequency, circuit substrate thickness, PCB dielectric constant (relative dielectric constant or εr) and design plan. As far as design schemes are concerned, radiation loss often stems from poor impedance transformation in the circuit or electromagnetic waves in the circuit. The difference in transmission. Circuit impedance transformation area usually includes signal feed-in area, step impedance point, stub and matching network. Reasonable circuit design can realize smooth impedance transformation, thereby reducing the radiation loss of the circuit. Of course, it should be realized that there is the possibility of impedance mismatch leading to radiation loss at any interface of the circuit. From the point of view of operating frequency, usually the higher the frequency, the greater the radiation loss of the circuit.

რადიაციის დაკარგვასთან დაკავშირებული მიკროსქემის მასალების პარამეტრები ძირითადად არის დიელექტრიკული მუდმივი და PCB მასალის სისქე. რაც უფრო სქელია მიკროსქემის სუბსტრატი, მით მეტია რადიაციის დაკარგვის გამოწვევის შესაძლებლობა; რაც უფრო დაბალია PCB მასალის εr, მით მეტია წრედის რადიაციის დაკარგვა. მატერიალური მახასიათებლების ყოვლისმომცველი აწონვა, წვრილი მიკროსქემის სუბსტრატების გამოყენება შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დაბალი εr მიკროსქემის მასალებით გამოწვეული გამოსხივების დანაკარგის კომპენსაციის საშუალება. მიკროსქემის სუბსტრატის სისქის და εr-ის გავლენა წრედის რადიაციის დაკარგვაზე არის იმის გამო, რომ ეს არის სიხშირეზე დამოკიდებული ფუნქცია. როდესაც მიკროსქემის სუბსტრატის სისქე არ აღემატება 20 მილს და მუშაობის სიხშირე 20 გჰც-ზე დაბალია, წრედის რადიაციის დაკარგვა ძალიან დაბალია. ვინაიდან ამ სტატიაში მიკროსქემის მოდელირებისა და გაზომვის სიხშირეების უმეტესობა 20 გჰც-ზე დაბალია, ამ სტატიაში განხილვა უგულებელყოფს რადიაციის დაკარგვის გავლენას მიკროსქემის გათბობაზე.

20 გჰც-ზე დაბალი რადიაციის დაკარგვის იგნორირების შემდეგ, მიკროზოლის გადამცემი ხაზის სქემის ჩასმის დაკარგვა ძირითადად მოიცავს ორ ნაწილს: დიელექტრიკის დაკარგვას და გამტარის დაკარგვას. ამ ორის პროპორცია ძირითადად დამოკიდებულია მიკროსქემის სუბსტრატის სისქეზე. თხელი სუბსტრატებისთვის, გამტარის დაკარგვა მთავარი კომპონენტია. მრავალი მიზეზის გამო, ზოგადად რთულია დირიჟორის დაკარგვის ზუსტი პროგნოზირება. მაგალითად, გამტარის ზედაპირის უხეშობა დიდ გავლენას ახდენს ელექტრომაგნიტური ტალღების გადაცემის მახასიათებლებზე. სპილენძის ფოლგის ზედაპირის უხეშობა არა მხოლოდ შეცვლის მიკროზოლის მიკროსქემის ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების მუდმივობას, არამედ გაზრდის წრედის გამტარის დაკარგვას. კანის ეფექტის გამო, სპილენძის ფოლგის უხეშობის გავლენა გამტარის დაკარგვაზე ასევე დამოკიდებულია სიხშირეზე. სურათი 1 ადარებს 50 ომიანი მიკროზოლის გადამცემი ხაზის სქემების ჩასმის დანაკარგს, რომელიც ეფუძნება PCB-ს სხვადასხვა სისქეს, რომლებიც, შესაბამისად, არის 6.6 მილი და 10 მილი.

The simulation results are obtained using Rogers Corporation’s MWI-2010 microwave impedance calculation software. The MWI-2010 software quotes the analytical equations in the classic papers in the field of microstrip line modeling. The test data in Figure 1 is obtained by the differential length measurement method of a vector network analyzer. It can be seen from Fig. 1 that the simulation results of the total loss curve are basically consistent with the measured results. It can be seen from the figure that the conductor loss of the thinner circuit (the curve on the left corresponds to a thickness of 6.6 mil) is the main component of the total insertion loss. As the circuit thickness increases (the thickness corresponding to the curve on the right is 10mil), the dielectric loss and the conductor loss tend to approach, and the two together constitute the total insertion loss.

The circuit material parameters used in the simulation model and the actual circuit are: dielectric constant 3.66, loss factor 0.0037, and copper conductor surface roughness 2.8 um RMS. When the surface roughness of the copper foil under the same circuit material is reduced, the conductor loss of the 6.6 mil and 10 mil circuits in Figure 1 will be significantly reduced; however, the effect is not obvious for the 20 mil circuit. Figure 2 shows the test results of two circuit materials with different roughness, namely Rogers RO4350B™ standard circuit material with high roughness and Rogers RO4350B LoPro™ circuit material with low roughness.

For thinner substrates, the use of smooth copper foil can significantly reduce the insertion loss. For the 6.6mil substrate, the insertion loss is reduced by 0.3 dB due to the use of smooth copper foil at 20GHz; the 10mil substrate is reduced by 0.22 dB at 20GHz; and the 20mil substrate, the insertion loss is only reduced by 0.11 dB.

This means that when the circuit is fed with a certain amount of RF microwave power, the thinner the circuit will generate more heat. When comprehensively weighing the issue of circuit heating, on the one hand, a thinner circuit generates more heat than a thick circuit at high power levels, but on the other hand, a thinner circuit can obtain more effective heat flow through the heat sink. Keep the temperature relatively low.

მიკროსქემის გათბობის პრობლემის გადასაჭრელად იდეალურ თხელ წრეს უნდა ჰქონდეს შემდეგი მახასიათებლები: წრედის მასალის დაბალი დანაკარგის კოეფიციენტი, სპილენძის გლუვი თხელი ზედაპირი, დაბალი εr და მაღალი თბოგამტარობა. მაღალი εr-ის მიკროსქემის მასალთან შედარებით, დაბალი εr-ის პირობებში მიღებული იგივე წინაღობის გამტარის სიგანე შეიძლება იყოს უფრო დიდი, რაც მომგებიანია წრედის გამტარის დანაკარგის შესამცირებლად. მიკროსქემის სითბოს გაფრქვევის პერსპექტივიდან, მიუხედავად იმისა, რომ მაღალი სიხშირის PCB მიკროსქემის სუბსტრატებს აქვთ ძალიან ცუდი თერმული კონდუქტომეტრი დირიჟორებთან შედარებით, მიკროსქემის მასალების თერმული კონდუქტომეტრული მაინც ძალიან მნიშვნელოვანი პარამეტრია.

ადრინდელ სტატიებში განხილულია მრავალი დისკუსია მიკროსქემის სუბსტრატების თბოგამტარობის შესახებ და ამ სტატიაში მოცემულია რამდენიმე შედეგი და ინფორმაცია წინა სტატიებიდან. მაგალითად, შემდეგი განტოლება და სურათი 3 გამოსადეგია PCB მიკროსქემის მასალების თერმულ შესრულებასთან დაკავშირებული ფაქტორების გასაგებად. განტოლებაში k არის თბოგამტარობა (W/m/K), A არის ფართობი, TH არის სითბოს წყაროს ტემპერატურა, TC არის ცივი წყაროს ტემპერატურა და L არის მანძილი სითბოს წყაროსა და ცივი წყარო.