Wann d’Héichfrequenz / Mikrowell Radiofrequenzsignal an d’ PCB Circuit, de Verloscht verursaacht duerch de Circuit selwer an de Circuitmaterial wäert zwangsleefeg eng gewëssen Hëtzt generéieren. Wat méi de Verloscht ass, dest méi héich ass d’Kraaft déi duerch d’PCB-Material passéiert, a wat méi grouss d’Hëtzt generéiert. Wann d’Betribstemperatur vum Circuit den nominelle Wäert iwwerschreift, kann de Circuit e puer Probleemer verursaachen. Zum Beispill ass den typesche Betribsparameter MOT, deen a PCBs bekannt ass, déi maximal Operatiounstemperatur. Wann d’Betribstemperatur de MOT iwwerschreift, gëtt d’Performance an d’Zouverlässegkeet vum PCB Circuit bedroht. Duerch d’Kombinatioun vun elektromagnetescher Modellerung an experimentellen Miessunge kann d’thermesch Charakteristike vun RF Mikrowellen PCBs verstoen hëllefen, Circuit Performance Degradatioun an Zouverlässegkeet Degradatioun verursaacht duerch héich Temperaturen ze vermeiden.

Verstoen wéi d’Insertiounsverloscht a Circuitmaterialien geschitt hëlleft fir déi wichteg Faktoren am Zesummenhang mat der thermescher Leeschtung vun héichfrequenz PCB Circuiten besser ze beschreiwen. Dësen Artikel wäert d’Microstrip Transmissioun Linn Circuit als e Beispill huelen d’Trade-Offs am Zesummenhang mat der thermesch Leeschtung vun der Circuit ze diskutéieren. An engem microstrip Circuit mat enger duebel-dofir PCB Struktur, Verloschter och dielectric Verloscht, Dirigent Verloscht, Stralung Verloscht, an Auswee Verloscht. Den Ënnerscheed tëscht de verschiddene Verloschtkomponenten ass grouss. Mat e puer Ausnahmen ass de Leckverloscht vun héichfrequenz PCB Circuiten allgemeng ganz niddereg. An dësem Artikel, well de Leckverloschtwäert ganz niddereg ass, gëtt et fir de Moment ignoréiert.

Stralungsverloscht

Stralungsverloscht hänkt vu ville Circuitparameter of wéi Betribsfrequenz, Circuitsubstratdicke, PCB dielektresch Konstant (relativ dielektresch Konstant oder εr) an Designplang. Wat d’Designschemae ubelaangt, staamt Stralungsverloscht dacks aus enger schlechter Impedanztransformatioun am Circuit oder Differenzen an der elektromagnetescher Wellentransmissioun am Circuit. Circuit impedance Transformatioun Beräich enthält normalerweis Signal fidderen Beräich, Schrëtt impedance Punkt, Stëbs a passende Reseau. Raisonnabel Circuit Design kann glat Impedanz Transformatioun realiséieren, doduerch de Stralung Verloscht vun Circuit reduzéieren. Natierlech, soll et realiséiert ginn, datt et d’Méiglechkeet vun Impedanz Mëssverständis zu Stralung Verloscht op all Interface vun Circuit féiert. Aus der Siicht vun der Operatiounsfrequenz, normalerweis wat méi héich d’Frequenz ass, dest méi grouss ass de Stralungsverloscht vum Circuit.

D’Parameter vu Circuitmaterialien am Zesummenhang mam Stralungsverloscht sinn haaptsächlech dielektresch Konstant a PCB Materialdicke. Wat méi déck de Circuitsubstrat ass, wat méi grouss ass d’Méiglechkeet fir Stralungsverloscht ze verursaachen; wat manner den εr vum PCB-Material ass, dest méi grouss ass de Stralungsverloscht vum Circuit. Iwwergräifend waacht Material Charakteristiken, kann d’Benotzung vun dënn Circuit Substrate benotzt ginn als Wee fir de Stralungsverloscht verursaacht duerch niddereg εr Circuit Materialien ze kompenséieren. Den Afloss vun Circuit Substrat Dicke an εr op Circuit Stralung Verloscht ass well et eng Frequenz-ofhängeg Funktioun ass. Wann d’Dicke vum Circuitsubstrat net méi wéi 20mil ass an d’Betribsfrequenz manner wéi 20GHz ass, ass de Stralungsverloscht vum Circuit ganz niddereg. Well déi meescht Circuitmodelléierungs- a Miessfrequenzen an dësem Artikel manner wéi 20GHz sinn, wäert d’Diskussioun an dësem Artikel den Afloss vum Stralungsverloscht op Circuitheizung ignoréieren.

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

Gemooss a simuléiert Resultater

D’Kurve an der Figur 1 enthält déi gemoossene Resultater a Simulatiounsresultater. D’Simulatiounsresultater gi kritt andeems Dir Rogers Corporation’s MWI-2010 Mikrowellimpedanzberechnungssoftware benotzt. D’MWI-2010 Software zitéiert d’analytesch Equatiounen an de klassesche Pabeieren am Beräich vun der Microstrip-Linnmodelléierung. D’Testdaten an der Figur 1 ginn duerch d’Differentiallängtmessmethod vun engem Vektornetzanalysator kritt. Et kann aus der Fig. 1 gesi ginn datt d’Simulatiounsresultater vun der Gesamtverloschtkurve am Fong konsequent mat de gemoossene Resultater sinn. Et kann aus der Figur gesi ginn datt den Dirigentverloscht vum méi dënnen Circuit (d’Kurve op der lénker entsprécht enger Dicke vu 6.6 Mil) den Haaptkomponent vum Gesamtaféierungsverloscht ass. Wéi de Circuitdicke eropgeet (d’Dicke entsprécht der Curve op der rietser ass 10mil), tendéieren den dielektresche Verloscht an den Dirigentverloscht unzekommen, an déi zwee bilden zesummen den totalen Insertiounsverloscht.

D’Simulatioun Modell an der Figur 1 an de Circuit Material Parameteren am aktuellen Circuit benotzt sinn: dielectric konstante 3.66, Verloscht Faktor 0.0037, a Koffer Dirigent Uewerfläch roughness 2.8 um RMS. Wann d’Uewerflächrauheet vun der Kupferfolie ënner dem selwechte Circuitmaterial reduzéiert gëtt, gëtt den Dirigentverloscht vun den 6.6 mil an 10 mil Circuiten an der Figur 1 wesentlech reduzéiert; den Effekt ass awer net offensichtlech fir den 20 Mil Circuit. Figur 2 weist d’Testresultater vun zwee Circuitmaterialien mat ënnerschiddleche Rauhegkeet, nämlech Rogers RO4350B ™ Standard Circuitmaterial mat héijer Rauhheet a Rogers RO4350B LoPro ™ Circuitmaterial mat niddereg Rauhheet.

Wéi an der Figur 1 an der Figur 2 gewisen, wat méi dënn de Circuitsubstrat, dest méi héich ass d’Insertiounsverloscht vum Circuit. Dëst bedeit datt wann de Circuit mat enger gewësser Quantitéit u RF Mikrowellenkraaft gefüttert gëtt, dest méi dënn de Circuit méi Hëtzt generéiert. Wann Dir d’Thema vun der Circuitheizung ëmfaassend gewiicht, engersäits generéiert e méi dënnem Circuit méi Hëtzt wéi en décke Circuit bei héijen Kraaftniveauen, awer op der anerer Säit kann e méi dënnem Circuit méi effektiv Wärmefloss duerch den Heizkierper kréien. Halt d’Temperatur relativ niddereg.

Fir den Heizungsproblem vum Circuit ze léisen, sollt den idealen dënnen Circuit déi folgend Charakteristiken hunn: niddereg Verloschtfaktor vum Circuitmaterial, glat Kupfer dënn Uewerfläch, niddereg εr an héich thermesch Konduktivitéit. Am Verglach mam Circuitmaterial vun héijen εr kann d’Leederbreet vun der selweschter Impedanz, déi ënner dem Bedingung vu nidderegen εr kritt gëtt, méi grouss sinn, wat gutt ass fir den Dirigentverloscht vum Circuit ze reduzéieren. Aus der Perspektiv vun der Circuit Wärmevergëftung, obwuel déi meescht héichfrequenz PCB Circuit Substrate ganz schlecht thermesch Konduktivitéit relativ zu Dirigenten hunn, ass d’Wärmekonduktivitéit vu Circuitmaterial nach ëmmer e ganz wichtege Parameter.

Vill Diskussiounen iwwer d’thermesch Konduktivitéit vu Circuitsubstrater goufen a fréieren Artikelen ausgeschafft, an dësen Artikel wäert e puer Resultater an Informatioun aus fréieren Artikelen zitéieren. Zum Beispill sinn déi folgend Equatioun an Figur 3 hëllefräich fir d’Faktoren am Zesummenhang mat der thermescher Leeschtung vu PCB Circuitmaterialien ze verstoen. An der Equatioun ass k d’Wärmeleitung (W/m/K), A ass d’Gebitt, TH ass d’Temperatur vun der Hëtztquell, TC ass d’Temperatur vun der kaler Quell, an L ass d’Distanz tëscht der Hëtztquell an déi kal Quell.