Жогорку жыштык/микротолкундуу радио жыштык сигналы берилгенде PCB чынжырдын өзүнөн жана чынжыр материалынан келип чыккан жоготуу сөзсүз түрдө белгилүү бир жылуулукту жаратат. Жоготуу канчалык көп болсо, ПХБ материалы аркылуу өткөн кубаттуулук ошончолук жогору жана жылуулук ошончолук көп болот. Чынжырдын иштөө температурасы номиналдык мааниден ашканда, схема кээ бир көйгөйлөрдү жаратышы мүмкүн. Мисалы, PCBлерде жакшы белгилүү болгон типтүү операциялык параметр MOT максималдуу иштөө температурасы болуп саналат. Иштөө температурасы MOT ашып кеткенде, PCB схемасынын иштеши жана ишенимдүүлүгү коркунучта болот. Электромагниттик моделдөө жана эксперименталдык өлчөөлөрдүн айкалышы аркылуу RF микротолкундуу ПХБнын жылуулук мүнөздөмөлөрүн түшүнүү чынжырдын иштешинин начарлашынан жана жогорку температурадан улам ишенимдүүлүктүн деградациясынан качууга жардам берет.

Схема материалдарында кыстаруу жоготуулары кантип пайда болорун түшүнүү жогорку жыштыктагы PCB схемаларынын жылуулук аткаруусуна байланыштуу маанилүү факторлорду жакшыраак сүрөттөөгө жардам берет. Бул макалада микротилкелүү электр өткөргүч линиясынын схемасы схеманын термикалык көрсөткүчтөрү менен байланышкан соодалашууларды талкуулоо үчүн мисал катары каралат. Эки жактуу ПХБ түзүлүшү бар микротилкелүү схемада жоготууларга диэлектрик жоготуу, өткөргүч жоготуу, радиациялык жоготуу жана агып кетүү жоготуу кирет. Ар кандай жоготуу компоненттеринин ортосундагы айырма чоң. Бир нече өзгөчөлүктөрдөн тышкары, жогорку жыштыктагы PCB схемаларынын агып кетүү жоготуулары жалпысынан өтө төмөн. Бул макалада, агып кетүү жоготуу баасы өтө төмөн болгондуктан, азырынча ага көңүл бурулбайт.

Радиациялык жоготуу

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.

Радиациялык жоготууга байланыштуу схемалык материалдардын параметрлери негизинен диэлектрдик туруктуу жана ПХБ материалынын калыңдыгы болуп саналат. Схема субстраты канчалык калың болсо, радиациянын жоготуу мүмкүнчүлүгү ошончолук чоң болот; ПХБ материалынын εr канчалык төмөн болсо, схеманын радиациялык жоготуусу ошончолук чоң болот. Материалдык мүнөздөмөлөрдү комплекстүү түрдө таразалап, жука схемалык субстраттарды колдонуу аз εr схемасынын материалдарынан келип чыккан радиациялык жоготуулардын ордун толтуруунун бир жолу катары колдонулушу мүмкүн. Схема субстратынын калыңдыгы жана εr чынжырдын нурлануусун жоготууга тийгизген таасири бул жыштыкка көз каранды функция болгондуктан. чынжыр субстрат жоондугу 20mil ашпаган жана иш жыштыгы 20GHz төмөн болгондо, чынжырдын нурлануу жоготуу өтө төмөн болуп саналат. Бул макалада схемаларды моделдөө жана өлчөө жыштыктарынын көбү 20 ГГцтен төмөн болгондуктан, бул макалада талкуулоо чынжырдын жылытуудагы радиациялык жоготуулардын таасирин эске албайт.

20 ГГцтен төмөн нурлануунун жоготууларын эске албагандан кийин, микростриптик өткөргүч линиясынын схемасын киргизүү жоготуу негизинен эки бөлүктөн турат: диэлектрдик жоготуу жана өткөргүч жоготуу. Экөөнүн үлүшү негизинен схеманын субстраттын калыңдыгына жараша болот. Ичке субстраттар үчүн өткөргүчтүн жоголушу негизги компонент болуп саналат. Көптөгөн себептерден улам, өткөргүчтүн жоголушун так алдын ала айтуу кыйын. Мисалы, өткөргүчтүн бетинин тегиздиги электромагниттик толкундардын өтүү өзгөчөлүктөрүнө чоң таасирин тийгизет. Жез фольгасынын бетинин тегиздиги микротилкелүү схеманын электромагниттик толкундун таралуу константасын гана өзгөртпөстөн, чынжырдын өткөргүч жоготуусун да жогорулатат. Теринин эффектинен улам жез фольгасынын оройлугунун өткөргүчтүн жоголушуна таасири да жыштыкка көз каранды. 1-сүрөттө 50 миль жана 6.6 миль болгон ар кандай ПХБ калыңдыктарына негизделген 10 Ом микротилкелүү электр өткөргүч линияларынын схемаларын киргизүү жоготуулары салыштырылган.

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.

Схеманы жылытуу маселесин чечүү үчүн идеалдуу жука схема төмөнкүдөй мүнөздөмөлөргө ээ болушу керек: схема материалынын аз жоготуу коэффициенти, жылмакай жез жука бети, аз εr жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк. Жогорку εr чынжыр материалы менен салыштырганда, төмөн εr шартында алынган ошол эле импеданстын өткөргүчтүн туурасы чоңураак болушу мүмкүн, бул схеманын өткөргүч жоготууларын азайтуу үчүн пайдалуу. Айлананын жылуулук диссипациясынын көз карашынан алганда, көпчүлүк жогорку жыштыктагы PCB схемасынын субстраттары өткөргүчтөргө салыштырмалуу өтө начар жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ болсо да, чынжыр материалдарынын жылуулук өткөрүмдүүлүгү дагы эле абдан маанилүү параметр болуп саналат.

Схема субстраттарынын жылуулук өткөрүмдүүлүгү жөнүндө көптөгөн талкуулар мурунку макалаларда иштелип чыккан жана бул макалада мурунку макалалардан кээ бир натыйжалар жана маалыматтар келтирилет. Мисалы, төмөнкү теңдеме жана 3-сүрөт PCB схемасынын материалдарынын жылуулук натыйжалуулугуна байланыштуу факторлорду түшүнүүгө жардам берет. Теңдемеде k – жылуулук өткөрүмдүүлүк (Вт/м/К), А – аянт, TH – жылуулук булагынын температурасы, TC – муздак булактын температурасы, L – жылуулук булагы менен жылуулук булагынын ортосундагы аралык. муздак булак.