जब उच्च फ्रिक्वेन्सी/माइक्रोवेभ रेडियो फ्रिक्वेन्सी सिग्नल मा फिड गरिन्छ पीसीबी सर्किट, सर्किट आफैं र सर्किट सामग्रीको कारणले हुने हानिले अनिवार्य रूपमा निश्चित मात्रामा तातो उत्पन्न गर्नेछ। जति धेरै नोक्सान हुन्छ, PCB सामाग्रीबाट गुज्रने शक्ति जति बढी हुन्छ, र गर्मी उत्पन्न हुन्छ। जब सर्किट को सञ्चालन तापमान मूल्याङ्कन मान नाघ्छ, सर्किट केही समस्या हुन सक्छ। उदाहरण को लागी, विशिष्ट अपरेटिंग प्यारामिटर MOT, जुन PCBs मा राम्रोसँग परिचित छ, अधिकतम परिचालन तापमान हो। जब अपरेटिङ तापमान MOT भन्दा बढी हुन्छ, PCB सर्किट को प्रदर्शन र विश्वसनीयता धम्की दिइनेछ। इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक मोडलिङ र प्रयोगात्मक मापनको संयोजन मार्फत, RF माइक्रोवेभ PCBs को थर्मल विशेषताहरू बुझ्नले उच्च तापमानको कारण सर्किट प्रदर्शन गिरावट र विश्वसनीयता ह्रासबाट बच्न मद्दत गर्न सक्छ।

सर्किट सामग्रीहरूमा कसरी घुसाउने हानि हुन्छ भनेर बुझ्दा उच्च-फ्रिक्वेन्सी पीसीबी सर्किटहरूको थर्मल प्रदर्शनसँग सम्बन्धित महत्त्वपूर्ण कारकहरूलाई राम्रोसँग वर्णन गर्न मद्दत गर्दछ। यस लेखले सर्किटको थर्मल प्रदर्शनसँग सम्बन्धित ट्रेड-अफहरू छलफल गर्न उदाहरणको रूपमा माइक्रोस्ट्रिप ट्रान्समिशन लाइन सर्किट लिनेछ। दोहोरो पक्षीय PCB संरचना भएको माइक्रोस्ट्रिप सर्किटमा, हानिहरूमा डाइइलेक्ट्रिक हानि, कन्डक्टर नोक्सान, विकिरण नोक्सान, र चुहावट नोक्सान समावेश हुन्छ। विभिन्न हानि घटकहरू बीचको भिन्नता ठूलो छ। केहि अपवादहरु संग, उच्च आवृत्ति पीसीबी सर्किट को चुहावट हानि सामान्यतया धेरै कम छ। यस लेखमा, चूंकि चुहावट नोक्सान मान धेरै कम छ, यसलाई समयको लागि बेवास्ता गरिनेछ।

विकिरण हानि

विकिरण हानि धेरै सर्किट प्यारामिटरहरूमा निर्भर गर्दछ जस्तै अपरेटिङ फ्रिक्वेन्सी, सर्किट सब्सट्रेट मोटाई, PCB डाइलेक्ट्रिक स्थिरता (सापेक्ष डाइलेक्ट्रिक स्थिर वा εr) र डिजाइन योजना। जहाँसम्म डिजाइन योजनाहरू सम्बन्धित छन्, विकिरण हानि प्राय: सर्किटमा कमजोर प्रतिबाधा रूपान्तरण वा सर्किटमा विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसारणमा भिन्नताबाट उत्पन्न हुन्छ। सर्किट प्रतिबाधा रूपान्तरण क्षेत्र सामान्यतया सिग्नल फिड-इन क्षेत्र, चरण प्रतिबाधा पोइन्ट, स्टब र मिल्दो नेटवर्क समावेश गर्दछ। उचित सर्किट डिजाइनले सहज प्रतिबाधा रूपान्तरणलाई महसुस गर्न सक्छ, जसले गर्दा सर्किटको विकिरण हानि कम हुन्छ। निस्सन्देह, यो सर्किटको कुनै पनि इन्टरफेसमा विकिरण हानि निम्त्याउने प्रतिबाधा बेमेलको सम्भावना छ भनेर बुझ्नुपर्छ। सञ्चालन आवृत्तिको दृष्टिकोणबाट, सामान्यतया उच्च आवृत्ति, सर्किटको विकिरण हानि धेरै।

विकिरण हानिसँग सम्बन्धित सर्किट सामग्रीको मापदण्डहरू मुख्यतया डाइलेक्ट्रिक स्थिरता र PCB सामग्री मोटाई हुन्। सर्किट सब्सट्रेट जति बाक्लो हुन्छ, विकिरण हानि हुने सम्भावना त्यति नै बढी हुन्छ; PCB सामग्रीको εr जति कम हुन्छ, सर्किटको विकिरण क्षति त्यति नै बढी हुन्छ। व्यापक तौल सामग्री विशेषताहरु, पातलो सर्किट सब्सट्रेट को उपयोग कम εr सर्किट सामाग्री को कारण विकिरण हानि अफसेट गर्न को लागी एक तरिका को रूप मा प्रयोग गर्न सकिन्छ। सर्किट सब्सट्रेट मोटाई र सर्किट विकिरण हानि मा εr को प्रभाव किनभने यो एक आवृत्ति-निर्भर प्रकार्य हो। जब सर्किट सब्सट्रेटको मोटाई 20mil भन्दा बढी हुँदैन र सञ्चालन आवृत्ति 20GHz भन्दा कम हुन्छ, सर्किटको विकिरण हानि धेरै कम हुन्छ। यस लेखमा अधिकांश सर्किट मोडलिङ र मापन आवृत्तिहरू 20GHz भन्दा कम भएकाले, यस लेखमा छलफलले सर्किट तापमा विकिरण हानिको प्रभावलाई बेवास्ता गर्नेछ।

20GHz तलको विकिरण हानिलाई बेवास्ता गरेपछि, माइक्रोस्ट्रिप ट्रान्समिशन लाइन सर्किटको इन्सर्सन हानिमा मुख्यतया दुई भागहरू समावेश हुन्छन्: डाइलेक्ट्रिक हानि र कन्डक्टर हानि। दुईको अनुपात मुख्यतया सर्किट सब्सट्रेटको मोटाईमा निर्भर गर्दछ। पातलो सब्सट्रेटहरूको लागि, कन्डक्टर हानि मुख्य घटक हो। धेरै कारणहरूका लागि, कन्डक्टर हानिको सही भविष्यवाणी गर्न सामान्यतया गाह्रो हुन्छ। उदाहरण को लागी, एक कन्डक्टर को सतह को नरमपन को विद्युत चुम्बकीय तरंगहरु को प्रसारण विशेषताहरु मा ठूलो प्रभाव छ। तामाको पन्नीको सतहको नरमपनले माइक्रोस्ट्रिप सर्किटको विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसार स्थिरता मात्र परिवर्तन गर्दैन, तर सर्किटको कन्डक्टर हानि पनि बढाउँछ। छालाको प्रभावको कारण, कन्डक्टर हानिमा तामाको पन्नी खुर्दाको प्रभाव पनि आवृत्ति-निर्भर हुन्छ। चित्र 1 ले विभिन्न PCB मोटाईहरूमा आधारित 50 ओम माइक्रोस्ट्रिप ट्रान्समिशन लाइन सर्किटहरूको सम्मिलन हानिलाई तुलना गर्दछ, जुन क्रमशः 6.6 mils र 10 mils छन्।

25

चित्र 1. विभिन्न मोटाईको PCB सामग्रीहरूमा आधारित 50 ओम माइक्रोस्ट्रिप ट्रान्समिशन लाइन सर्किटहरूको तुलना

मापन र नक्कल परिणाम

चित्र 1 मा वक्र मापन परिणाम र सिमुलेशन परिणाम समावेश गर्दछ। सिमुलेशन परिणामहरू रोजर्स कर्पोरेशनको MWI-2010 माइक्रोवेभ प्रतिबाधा गणना सफ्टवेयर प्रयोग गरेर प्राप्त गरिन्छ। MWI-2010 सफ्टवेयरले माइक्रोस्ट्रिप लाइन मोडलिङको क्षेत्रमा क्लासिक पेपरहरूमा विश्लेषणात्मक समीकरणहरू उद्धृत गर्दछ। चित्र 1 मा परीक्षण डाटा भेक्टर नेटवर्क विश्लेषक को विभेदक लम्बाई मापन विधि द्वारा प्राप्त गरिएको छ। यो चित्र 1 बाट देख्न सकिन्छ कि कुल घाटा वक्र को सिमुलेशन परिणाम मूलतः मापन परिणाम संग संगत छ। यो चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि पातलो सर्किटको कन्डक्टर हानि (बायाँको वक्र 6.6 मिलिको मोटाईसँग मेल खान्छ) कुल सम्मिलन हानिको मुख्य घटक हो। सर्किटको मोटाई बढ्दै जाँदा (दायाँको कर्भसँग मिल्दोजुल्दो मोटाई 10mil छ), डाइलेक्ट्रिक हानि र कन्डक्टर नोक्सान नजिक जान्छन्, र यी दुई मिलेर कुल इन्सर्सन हानि गठन गर्छन्।

चित्र १ मा सिमुलेशन मोडेल र वास्तविक सर्किटमा प्रयोग गरिएका सर्किट सामग्री प्यारामिटरहरू हुन्: डाइलेक्ट्रिक स्थिर 1, हानि कारक 3.66, र तामा कन्डक्टर सतह खुर्दा 0.0037 um RMS। जब एउटै सर्किट सामग्री अन्तर्गत तामा पन्नीको सतह खुरदना कम हुन्छ, चित्र 2.8 मा 6.6 mil र 10 mil सर्किट को कन्डक्टर हानि उल्लेखनीय रूपमा कम हुनेछ; यद्यपि, प्रभाव 1 मिल सर्किटको लागि स्पष्ट छैन। चित्र 20 ले फरक नरमपन भएका दुई सर्किट सामग्रीको परीक्षण परिणामहरू देखाउँछ, अर्थात् रोजर्स RO2B™ उच्च नरमपन भएको मानक सर्किट सामग्री र Rogers RO4350B LoPro™ सर्किट सामग्री कम नरमपन भएको।

चित्र 2 ले माइक्रोस्ट्रिप सर्किटहरू प्रशोधन गर्न चिकनी तामा पन्नी सतह सब्सट्रेट प्रयोग गर्ने फाइदाहरू देखाउँछ। पातलो सब्सट्रेटहरूको लागि, चिकनी तामा पन्नीको प्रयोगले सम्मिलित हानिलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्छ। 6.6mil सब्सट्रेटको लागि, चिल्लो तामाको पन्नीको प्रयोगको कारणले 0.3GHz मा सम्मिलित घाटा 20 dB ले कम हुन्छ; 10mil सब्सट्रेट 0.22GHz मा 20 dB ले घटाइन्छ; र 20mil सब्सट्रेट, सम्मिलन हानि मात्र 0.11 dB ले घटेको छ।

चित्र १ र चित्र २ मा देखाइए अनुसार, सर्किट सब्सट्रेट जति पातलो हुन्छ, सर्किटको इन्सर्सन हानि त्यति नै बढी हुन्छ। यसको मतलब यो हो कि जब सर्किटलाई निश्चित मात्रामा आरएफ माइक्रोवेभ पावर दिइन्छ, सर्किट जति पातलो हुन्छ त्यति नै गर्मी उत्पन्न हुन्छ। सर्किट हीटिंगको समस्यालाई व्यापक रूपमा तौल्दा, एकातिर, पातलो सर्किटले उच्च शक्ति स्तरहरूमा बाक्लो सर्किट भन्दा बढी ताप उत्पन्न गर्छ, तर अर्कोतर्फ, पातलो सर्किटले ताप सिङ्क मार्फत बढी प्रभावकारी ताप प्रवाह प्राप्त गर्न सक्छ। तापमान अपेक्षाकृत कम राख्नुहोस्।

सर्किटको तताउने समस्या समाधान गर्नको लागि, आदर्श पातलो सर्किटमा निम्न विशेषताहरू हुनुपर्छ: सर्किट सामग्रीको कम हानि कारक, चिल्लो तामाको पातलो सतह, कम εr र उच्च थर्मल चालकता। उच्च εr को सर्किट सामग्रीको तुलनामा, कम εr को अवस्थामा प्राप्त समान प्रतिबाधाको कन्डक्टर चौडाइ ठूलो हुन सक्छ, जुन सर्किटको कन्डक्टर हानि कम गर्न लाभदायक छ। सर्किट तातो अपव्ययको परिप्रेक्ष्यमा, यद्यपि अधिकांश उच्च-फ्रिक्वेन्सी पीसीबी सर्किट सब्सट्रेटहरूमा कन्डक्टरहरूको तुलनामा धेरै कम थर्मल चालकता छ, सर्किट सामग्रीहरूको थर्मल चालकता अझै पनि एक धेरै महत्त्वपूर्ण प्यारामिटर हो।

सर्किट सब्सट्रेटहरूको थर्मल चालकताको बारेमा धेरै छलफलहरू अघिल्लो लेखहरूमा विस्तृत गरिएको छ, र यस लेखले अघिल्लो लेखहरूबाट केही परिणामहरू र जानकारी उद्धृत गर्नेछ। उदाहरणका लागि, निम्न समीकरण र चित्र 3 PCB सर्किट सामग्रीको थर्मल प्रदर्शनसँग सम्बन्धित कारकहरू बुझ्न मद्दत गर्दछ। समीकरणमा, k थर्मल चालकता (W/m/K), A क्षेत्र हो, TH ताप स्रोतको तापक्रम हो, TC चिसो स्रोतको तापक्रम हो, र L तातो स्रोत र बीचको दूरी हो। चिसो स्रोत।