Nalika sinyal frekuensi radio frekuensi luhur / gelombang mikro diasupkeun kana PCB sirkuit, leungitna disababkeun ku sirkuit sorangan jeung bahan sirkuit inevitably bakal ngahasilkeun jumlah nu tangtu panas. Nu leuwih gede leungitna, nu leuwih luhur kakuatan ngaliwatan bahan PCB, jeung gede panas dihasilkeun. Nalika suhu operasi sirkuit ngaleuwihan nilai dipeunteun, sirkuit bisa ngabalukarkeun sababaraha masalah. Contona, parameter operasi has MOT, nu ogé dipikawanoh dina PCBs, suhu operasi maksimum. Nalika suhu operasi ngaleuwihan MOT, kinerja jeung reliabilitas sirkuit PCB bakal kaancam. Ngaliwatan kombinasi modeling éléktromagnétik jeung pangukuran ékspérimén, pamahaman ciri termal tina RF microwave PCBs bisa mantuan nyegah degradasi kinerja circuit sarta degradasi reliabilitas disababkeun ku suhu luhur.

Ngartos kumaha leungitna sisipan lumangsung dina bahan sirkuit mantuan pikeun ngajelaskeun hadé faktor penting patali kinerja termal sirkuit PCB frékuénsi luhur. Artikel ieu bakal nyandak sirkuit jalur transmisi microstrip salaku conto pikeun ngabahas trade-offs patali kinerja termal tina sirkuit. Dina sirkuit microstrip kalawan struktur PCB dua sisi, karugian kaasup leungitna diéléktrik, leungitna konduktor, leungitna radiasi, sarta leungitna leakage. Beda antara komponén leungitna béda téh badag. Kalawan sababaraha iwal, leungitna leakage sirkuit PCB frékuénsi luhur umumna pisan low. Dina artikel ieu, saprak nilai leungitna leakage pisan low, éta bakal dipaliré saheulaanan.

Kaleungitan radiasi

Kaleungitan radiasi gumantung kana seueur parameter sirkuit sapertos frékuénsi operasi, ketebalan substrat sirkuit, konstanta diéléktrik PCB (konstanta diéléktrik relatif atanapi εr) sareng rencana desain. Sajauh ngeunaan skéma desain, leungitna radiasi sering disababkeun ku transformasi impedansi anu goréng dina sirkuit atanapi bédana transmisi gelombang éléktromagnétik dina sirkuit. Daérah transformasi impedansi sirkuit biasana kalebet sinyal feed-in area, titik impedansi léngkah, rintisan sareng jaringan anu cocog. Desain sirkuit lumrah bisa ngawujudkeun transformasi impedansi lemes, kukituna ngurangan leungitna radiasi tina sirkuit. Tangtu, kudu sadar yen aya kamungkinan mismatch impedansi ngarah kana leungitna radiasi dina sagala panganteur sirkuit. Ti sudut pandang frékuénsi operasi, biasana nu leuwih luhur frékuénsi, nu gede leungitna radiasi sirkuit.

Parameter bahan sirkuit patali leungitna radiasi utamana diéléktrik konstanta sarta ketebalan bahan PCB. The kandel substrat circuit, nu gede kamungkinan ngabalukarkeun leungitna radiasi; nu handap εr tina bahan PCB, nu gede leungitna radiasi sirkuit. Komprehensif timbangan ciri bahan, pamakéan substrat circuit ipis bisa dipaké salaku cara pikeun offset leungitna radiasi disababkeun ku bahan circuit εr low. Pangaruh ketebalan substrat sirkuit sareng εr kana leungitna radiasi sirkuit kusabab fungsina gumantung kana frékuénsi. Nalika ketebalan substrat circuit teu ngaleuwihan 20mil jeung frékuénsi operasi leuwih handap 20GHz, leungitna radiasi sirkuit pisan low. Kusabab sabagéan ageung modél sirkuit sareng frékuénsi pangukuran dina tulisan ieu langkung handap tina 20GHz, diskusi dina tulisan ieu bakal malire pangaruh leungitna radiasi dina pemanasan sirkuit.

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

Hasil diukur jeung simulasi

Kurva dina Gambar 1 ngandung hasil diukur jeung hasil simulasi. Hasil simulasi dicandak ku ngagunakeun software pangitungan impedansi gelombang mikro Rogers Corporation MWI-2010. Parangkat lunak MWI-2010 ngutip persamaan analitik dina makalah klasik dina widang modeling garis microstrip. Data tés dina Gambar 1 dicandak ku cara pangukuran panjang diferensial tina analisa jaringan vektor. Ieu bisa ditempo ti Gbr. 1 yén hasil simulasi tina total kurva leungitna dasarna konsisten jeung hasil diukur. Ieu bisa ditempo ti inohong nu leungitna konduktor tina sirkuit thinner (kurva on kénca pakait jeung ketebalan tina 6.6 mil) mangrupakeun komponén utama total leungitna sisipan. Salaku ketebalan circuit naek (ketebalan pakait jeung kurva di katuhu nyaéta 10mil), leungitna diéléktrik jeung leungitna konduktor condong ngadeukeutan, sarta dua babarengan mangrupakeun total leungitna sisipan.

Model simulasi dina Gambar 1 jeung parameter bahan sirkuit dipaké dina sirkuit sabenerna nyaéta: konstanta diéléktrik 3.66, faktor leungitna 0.0037, sarta roughness permukaan konduktor tambaga 2.8 um RMS. Nalika roughness permukaan tina foil tambaga dina bahan circuit sarua ngurangan, leungitna konduktor 6.6 mil na 10 mil sirkuit dina Gambar 1 bakal nyata ngurangan; kumaha oge, pangaruh teu atra pikeun 20 sirkuit mil. Gambar 2 nembongkeun hasil uji tina dua bahan sirkuit kalayan kakasaran anu béda, nyaéta Rogers RO4350B™ bahan sirkuit standar kalayan kasarna luhur sareng bahan sirkuit Rogers RO4350B LoPro™ kalayan kakasaran anu handap.

Ditémbongkeun saperti dina Gambar 1 jeung Gambar 2, nu thinner substrat circuit, nu leuwih luhur leungitna sisipan sirkuit. Ieu ngandung harti yén nalika sirkuit geus fed kalawan jumlah nu tangtu kakuatan gelombang mikro RF, thinner sirkuit bakal ngahasilkeun leuwih panas. Nalika komprehensif timbangan masalah pemanasan sirkuit, di hiji sisi, sirkuit thinner ngahasilkeun leuwih panas batan sirkuit kandel dina tingkat kakuatan tinggi, tapi di sisi séjén, sirkuit thinner bisa ménta aliran panas leuwih éféktif ngaliwatan tilelep panas. Tetep hawa rélatif low.

Pikeun ngabéréskeun masalah pemanasan sirkuit, sirkuit ipis idéal kedah gaduh ciri-ciri ieu: faktor leungitna bahan sirkuit, permukaan ipis tambaga lemes, εr rendah sareng konduktivitas termal anu luhur. Dibandingkeun sareng bahan sirkuit εr anu luhur, lebar konduktor tina impedansi anu sami anu dicandak dina kaayaan εr rendah tiasa langkung ageung, anu mangpaat pikeun ngirangan leungitna konduktor sirkuit. Tina sudut pandang dissipation panas sirkuit, sanajan lolobana substrat sirkuit PCB frékuénsi luhur boga konduktivitas termal pisan goréng relatif ka konduktor, konduktivitas termal bahan circuit masih parameter pohara penting.

Loba diskusi ngeunaan konduktivitas termal substrat circuit geus elaborated dina artikel saméméhna, jeung artikel ieu bakal cutatan sababaraha hasil jeung informasi ti artikel saméméhna. Salaku conto, persamaan di handap ieu sareng Gambar 3 ngabantosan ngartos faktor anu aya hubunganana sareng kinerja termal bahan sirkuit PCB. Dina persamaan, k nyaéta konduktivitas termal (W/m/K), A nyaéta wewengkon, TH nyaéta suhu sumber panas, TC nyaéta suhu sumber tiis, sarta L nyaéta jarak antara sumber panas jeung sumber tiis.