Kapag ang high frequency/microwave radio frequency signal ay ipinasok sa PCB circuit, ang pagkawala na dulot ng circuit mismo at ang materyal ng circuit ay hindi maaaring hindi makabuo ng isang tiyak na halaga ng init. Kung mas malaki ang pagkawala, mas mataas ang kapangyarihan na dumadaan sa materyal ng PCB, at mas malaki ang init na nabuo. Kapag ang operating temperatura ng circuit ay lumampas sa na-rate na halaga, ang circuit ay maaaring magdulot ng ilang mga problema. Halimbawa, ang karaniwang operating parameter na MOT, na kilala sa mga PCB, ay ang pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo. Kapag ang operating temperatura ay lumampas sa MOT, ang pagganap at pagiging maaasahan ng PCB circuit ay nanganganib. Sa pamamagitan ng kumbinasyon ng electromagnetic modeling at experimental measurements, ang pag-unawa sa mga thermal na katangian ng RF microwave PCB ay makakatulong na maiwasan ang pagkasira ng performance ng circuit at pagkasira ng reliability na dulot ng mataas na temperatura.

Ang pag-unawa kung paano nangyayari ang pagkawala ng insertion sa mga materyales ng circuit ay nakakatulong upang mas mahusay na mailarawan ang mahahalagang salik na nauugnay sa thermal performance ng mga high-frequency na PCB circuit. Ang artikulong ito ay kukuha ng microstrip transmission line circuit bilang isang halimbawa upang talakayin ang mga trade-off na nauugnay sa thermal performance ng circuit. Sa isang microstrip circuit na may double-sided na istraktura ng PCB, ang mga pagkalugi ay kinabibilangan ng dielectric loss, conductor loss, radiation loss, at leakage loss. Malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng iba’t ibang bahagi ng pagkawala. Sa ilang mga pagbubukod, ang pagkawala ng pagtagas ng mga high-frequency na PCB circuit ay karaniwang napakababa. Sa artikulong ito, dahil ang halaga ng pagkawala ng pagtagas ay napakababa, ito ay hindi papansinin sa ngayon.

Pagkawala ng radiation

Ang pagkawala ng radiation ay nakasalalay sa maraming mga parameter ng circuit tulad ng dalas ng pagpapatakbo, kapal ng substrate ng circuit, dielectric constant ng PCB (relative dielectric constant o εr) at plano ng disenyo. Sa abot ng mga scheme ng disenyo, ang pagkawala ng radiation ay kadalasang nagmumula sa mahinang pagbabago ng impedance sa circuit o mga pagkakaiba sa electromagnetic wave transmission sa circuit. Ang lugar ng pagbabagong-anyo ng impedance ng circuit ay kadalasang kinabibilangan ng signal feed-in area, step impedance point, stub at pagtutugma ng network. Ang makatwirang disenyo ng circuit ay maaaring mapagtanto ang makinis na pagbabagong-anyo ng impedance, sa gayon ay binabawasan ang pagkawala ng radiation ng circuit. Siyempre, dapat itong matanto na may posibilidad ng impedance mismatch na humahantong sa pagkawala ng radiation sa anumang interface ng circuit. Mula sa punto ng view ng operating frequency, kadalasan mas mataas ang frequency, mas malaki ang radiation loss ng circuit.

Ang mga parameter ng mga materyales sa circuit na may kaugnayan sa pagkawala ng radiation ay pangunahing dielectric na pare-pareho at kapal ng materyal ng PCB. Ang mas makapal ang circuit substrate, mas malaki ang posibilidad na magdulot ng pagkawala ng radiation; mas mababa ang εr ng materyal na PCB, mas malaki ang pagkawala ng radiation ng circuit. Ang komprehensibong pagtimbang ng mga katangian ng materyal, ang paggamit ng manipis na mga substrate ng circuit ay maaaring gamitin bilang isang paraan upang mabawi ang pagkawala ng radiation na dulot ng mababang εr circuit na materyales. Ang impluwensya ng kapal ng substrate ng circuit at εr sa pagkawala ng radiation ng circuit ay dahil ito ay isang function na umaasa sa dalas. Kapag ang kapal ng circuit substrate ay hindi lalampas sa 20mil at ang operating frequency ay mas mababa sa 20GHz, ang pagkawala ng radiation ng circuit ay napakababa. Dahil ang karamihan sa pagmomodelo ng circuit at mga frequency ng pagsukat sa artikulong ito ay mas mababa sa 20GHz, babalewalain ng talakayan sa artikulong ito ang impluwensya ng pagkawala ng radiation sa pag-init ng circuit.

Matapos balewalain ang pagkawala ng radiation sa ibaba 20GHz, ang pagkawala ng pagpapasok ng isang microstrip transmission line circuit ay pangunahing kasama ang dalawang bahagi: pagkawala ng dielectric at pagkawala ng konduktor. Ang proporsyon ng dalawa ay higit sa lahat ay nakasalalay sa kapal ng substrate ng circuit. Para sa mas manipis na mga substrate, ang pagkawala ng konduktor ay ang pangunahing bahagi. Para sa maraming mga kadahilanan, sa pangkalahatan ay mahirap na tumpak na hulaan ang pagkawala ng konduktor. Halimbawa, ang pagkamagaspang sa ibabaw ng isang konduktor ay may malaking impluwensya sa mga katangian ng paghahatid ng mga electromagnetic wave. Ang pagkamagaspang sa ibabaw ng copper foil ay hindi lamang magbabago sa electromagnetic wave propagation constant ng microstrip circuit, ngunit din dagdagan ang pagkawala ng conductor ng circuit. Dahil sa epekto sa balat, ang impluwensya ng copper foil roughness sa pagkawala ng conductor ay depende rin sa dalas. Inihahambing ng Figure 1 ang pagkawala ng insertion ng 50 ohm microstrip transmission line circuits batay sa iba’t ibang kapal ng PCB, na 6.6 mils at 10 mils, ayon sa pagkakabanggit

Sinusukat at kunwa ang mga resulta

Ang curve sa Figure 1 ay naglalaman ng mga sinusukat na resulta at mga resulta ng simulation. Ang mga resulta ng simulation ay nakuha sa pamamagitan ng paggamit ng software ng pagkalkula ng microwave impedance ng Rogers Corporation na MWI-2010. Sinipi ng software ng MWI-2010 ang mga analytical equation sa mga klasikong papel sa larangan ng microstrip line modeling. Ang data ng pagsubok sa Figure 1 ay nakuha sa pamamagitan ng paraan ng pagsukat ng haba ng kaugalian ng isang vector network analyzer. Makikita mula sa Fig. 1 na ang mga resulta ng simulation ng kabuuang kurba ng pagkawala ay karaniwang pare-pareho sa mga sinusukat na resulta. Ito ay makikita mula sa figure na ang pagkawala ng conductor ng thinner circuit (ang curve sa kaliwa ay tumutugma sa isang kapal ng 6.6 mil) ay ang pangunahing bahagi ng kabuuang pagkawala ng pagpapasok. Habang tumataas ang kapal ng circuit (ang kapal na naaayon sa kurba sa kanan ay 10mil), malamang na lumalapit ang pagkawala ng dielectric at pagkawala ng konduktor, at ang dalawang magkasama ay bumubuo sa kabuuang pagkawala ng pagpapasok.

Ang modelo ng simulation sa Figure 1 at ang mga parameter ng materyal ng circuit na ginamit sa aktwal na circuit ay: dielectric constant 3.66, loss factor 0.0037, at copper conductor surface roughness 2.8 um RMS. Kapag ang pagkamagaspang sa ibabaw ng copper foil sa ilalim ng parehong materyal ng circuit ay nabawasan, ang pagkawala ng conductor ng 6.6 mil at 10 mil na circuit sa Figure 1 ay makabuluhang mababawasan; gayunpaman, ang epekto ay hindi halata para sa 20 mil circuit. Ipinapakita ng Figure 2 ang mga resulta ng pagsubok ng dalawang circuit material na may magkaibang pagkamagaspang, katulad ng Rogers RO4350B™ standard circuit material na may mataas na pagkamagaspang at Rogers RO4350B LoPro™ circuit material na may mababang pagkamagaspang.

Tulad ng ipinapakita sa Figure 1 at Figure 2, mas manipis ang circuit substrate, mas mataas ang insertion loss ng circuit. Nangangahulugan ito na kapag ang circuit ay pinapakain ng isang tiyak na halaga ng RF microwave power, ang thinner ang circuit ay bubuo ng mas maraming init. Kapag komprehensibong tinitimbang ang isyu ng pag-init ng circuit, sa isang banda, ang mas manipis na circuit ay bumubuo ng mas maraming init kaysa sa isang makapal na circuit sa mataas na antas ng kapangyarihan, ngunit sa kabilang banda, ang isang thinner circuit ay maaaring makakuha ng mas epektibong daloy ng init sa pamamagitan ng heat sink. Panatilihing medyo mababa ang temperatura.

Upang malutas ang problema sa pag-init ng circuit, ang perpektong manipis na circuit ay dapat magkaroon ng mga sumusunod na katangian: mababang pagkawala ng kadahilanan ng materyal ng circuit, makinis na tanso na manipis na ibabaw, mababang εr at mataas na thermal conductivity. Kung ikukumpara sa materyal ng circuit ng mataas na εr, ang lapad ng konduktor ng parehong impedance na nakuha sa ilalim ng kondisyon ng mababang εr ay maaaring mas malaki, na kapaki-pakinabang upang mabawasan ang pagkawala ng konduktor ng circuit. Mula sa pananaw ng pagwawaldas ng init ng circuit, bagaman ang karamihan sa mga high-frequency na PCB circuit substrate ay may napakahirap na thermal conductivity na may kaugnayan sa mga conductor, ang thermal conductivity ng mga materyales sa circuit ay isang napakahalagang parameter.

Maraming mga talakayan tungkol sa thermal conductivity ng mga substrate ng circuit ay na-elaborate sa mga naunang artikulo, at ang artikulong ito ay magbabanggit ng ilang mga resulta at impormasyon mula sa mga naunang artikulo. Halimbawa, ang sumusunod na equation at Figure 3 ay nakakatulong upang maunawaan ang mga salik na nauugnay sa thermal performance ng mga materyales ng PCB circuit. Sa equation, ang k ay ang thermal conductivity (W/m/K), ang A ay ang lugar, ang TH ay ang temperatura ng pinagmumulan ng init, ang TC ay ang temperatura ng malamig na pinagmumulan, at ang L ay ang distansya sa pagitan ng pinagmumulan ng init at ang malamig na pinagmulan.