Технология RF цепей - Сравнение Rogers 5880 и Taconic TLY-5

В конкретных приложениях суть выбора материала печатной платы заключается в выборе лучших технических показателей на основе спецификации. Ключевые характеристики (например, диэлектрическая проницаемость Dk и коэффициент рассеяния Df) двух разных материалов для печатных плат от разных поставщиков могут выглядеть одинаково, что может затруднить принятие решения.

Например, материал высокочастотной печатной платы RT 5880 от Rogers и TACONIC TLY-5 имеют Dk 2,20 и Df 0,0009, которые выглядят одинаково. Однако действительно ли эти два материала для печатных плат RT 5880 и TACONIC TLY-5 похожи друг на друга?При каких обстоятельствах спецификации для двух совершенно разных материалов выглядят одинаково?

При сравнении различных материалов высокочастотных печатных плат наиболее часто используются диэлектрическая проницаемость Dk и коэффициент потерь Df. Оба технических показателя являются параметрами, зависящими от частоты. Диэлектрическая проницаемость Dk обычно уменьшается с увеличением частоты, в то время как коэффициент потерь Df обычно увеличивается с увеличением частоты.

При сравнении диэлектрической проницаемости Dk и коэффициента потерь Df различных материалов для схем, особенно если материалы для схем изготовлены разными поставщиками печатных плат, обратите внимание на их частотные характеристики и сравните их на одной и той же частоте. Это справедливо даже для одного и того же материала, протестированного на двух разных частотах.

Не каждый материал схемы тестируется одинаковым образом или в одинаковых условиях, и различия в методах тестирования могут привести к различиям в ключевых параметрах материала (например, Dk и Df), даже при оценке одного и того же материала схемы. таким образом.

Большинство материалов печатных плат анизотропны, что означает, что один и тот же параметр имеет разные значения при измерении в разных направлениях. В качестве примера возьмем Dk, у большинства материалов для печатных плат значения Dk в плоскости x-y отличаются от значений Dk по оси z (толщина). Поскольку толщина диэлектрического материала в печатной плате обеспечивает основу и изоляцию для контуров и плоскостей заземления, разработчики схем обычно ссылаются на Dk материала печатной платы по оси z (толщина материала).

Поставщик материалов для контуров может выполнить измерения Dk для материала как в плоскости x-y, так и по оси z, но при сравнении различных материалов, чтобы убедиться в том, что используемый метод измерения Dk одинаков, направление сравнения должно быть одинаковым (плоскость к плоскости, z-оси к оси z).

Rogers 5880 PCB

Для большинства коммерческих печатных плат Dk также тесно связан с температурой. Несмотря на то, что большинство измерений Dk материала цепи выполняются при комнатной температуре (около +23°C~+25°C), даже для одного и того же материала отклонение на несколько градусов от комнатной температуры может привести к тому, что измеренное значение Dk будет отличаться от значения, измеренного при комнатной температуре. На приведенном ниже графике показано влияние температуры на измерения Dk для ламинатов PTFE/WG, RO3003 и RO3035.

Проще говоря, при сравнении Dk различных материалов для схем от разных поставщиков Dk следует измерять с использованием одного и того же метода испытаний в одном и том же направлении (по оси z) и с одинаковой частотой испытаний. Для измерения Dk материалов микросхем (например, RO3003, RO3035, RO3006 и RO3010) компания Rogers использует полосовой метод IPC-TM-650 2.5.5.5 по оси z (толщине) материала при частоте 10 ГГц и 23°C. Направление для тестирования. Аналогичным образом, при сравнении значений Df для различных материалов их также следует сравнивать в аналогичных условиях: направление по оси z, частота 10 ГГц и комнатная температура (приблизительно +23°C).

Звездочки или сноски в таблицах данных очень важны, поскольку они часто предупреждают читателя об аномалиях или особых обстоятельствах. Ожидается, что в связи с развитием автомобильных систем безопасности и сетей беспроводной связи 5G число приложений, использующих миллиметровые частоты, будет продолжать быстро расти, и все больше разработчиков схем рассматривают возможность выбора материалов для схем, подходящих для более высоких частот (таких как 60 ГГц и 77 ГГц), а также взвешивают возможные варианты между рулонной медной фольгой и менее гладкой электролитической медной фольгой (ED).

При более высоких частотах прокатанная медная фольга обычно имеет меньшие потери, чем электролитическая (ED) медная фольга. Ключевым преимуществом при использовании каландрированной медной фольги для изготовления печатных плат является более низкая прочность меди на отслаивание по сравнению с электролитической (ED) медной фольгой, поскольку гладкая поверхность меди по сравнению с более шероховатой поверхностью электролитической (ED) медной фольги повышает прочность меди на отслаивание. Однако прочность на отслаивание меди из различных материалов схем не следует сравнивать только на частотах 60 и 77 ГГц, при любом сравнении следует учитывать эти особые обстоятельства. Следует провести сравнение различных материалов для схем, применяемых на миллиметровых частотах, с точки зрения прочности на отслаивание, достигаемой при использовании одного и того же типа медной фольги. Не во всех материалах для микросхем используется одинаковый тип медной фольги для проверки прочности меди на отслаивание, и звездочка или сноска в спецификации в техническом описании иногда могут указывать на то, что медная фольга не является той медной фольгой, которая используется при измерении прочности меди на отслаивание.

Например, в сноске [1] к спецификации RT 5880 упоминается, что диэлектрическая проницаемость измеряется на основе 1 унции медной фольги с гальваническим покрытием с использованием метода IPC-TM-650 2.5.5.5 при частоте 10 ГГц и 23°C. Типичные значения прочности медной фольги на отслаивание определяются после электролитического обесцвечивания 1 унции меди. На самом деле, подложка печатной платы Rogers RT 5880 может содержать электролитическую медь и реверсивную медь толщиной от 8 до 70 мкм. Для удовлетворения более высоких требований к энергопотреблению также может быть использован медный прокат.

RT 5880 PCB

Теплопроводность высокочастотной печатной платы

Еще одним параметром материала схемы, на который следует обращать внимание при сравнении различных материалов, является теплопроводность. Существуют различные методы определения теплопроводности материалов подложки схемы, в некоторых из них используется медь, а в некоторых - нет. Очевидно, что медь является хорошим проводником тепла, и диэлектрический материал высокочастотной печатной платы, содержащий медь, будет влиять на результаты любого теста на теплопроводность, хотя степень этого влияния зависит от толщины диэлектрического материала. Тонкие диэлектрические материалы, содержащие медь, обладают более высокой теплопроводностью, чем толстые диэлектрические материалы, содержащие медь.

Некоторые могут возразить, что содержание меди больше похоже на проводник для использования материала в реальных условиях применения, поскольку следы меди на материале способствуют общей теплопроводности материала печатной платы. Однако большинство программ для моделирования схем предполагают теплопроводность материала схемы без использования меди при расчете влияния теплопроводности материала схемы на характеристики схем, изготовленных из этого материала.

Из приведенных выше нескольких параметров материалов печатных плат очевидно, что сравнение различных материалов печатных плат от разных поставщиков может оказаться непростой задачей. При сравнении спецификаций материалов для печатных плат хорошей отправной точкой является обеспечение того, чтобы сравниваемые параметры были одинаковыми — основные параметры материала печатной платы, такие как Dk и Df, измеряются с использованием одного и того же метода тестирования при одинаковой частоте тестирования и температуре. Только используя один и тот же метод тестирования для измерения этих параметров, мы можем использовать их для объективного и точного сравнения различных материалов и эффективного прогнозирования характеристик конечного выбранного материала схемы!

Исходя из вышеизложенного, мы можем провести сравнение по следующим пунктам:

1.Проводить сравнение с одинаковой частотой

При сравнении различных характеристик высокочастотных печатных плат наиболее часто используются значения диэлектрической проницаемости Dk и коэффициента потерь Df. Оба технических показателя зависят от частоты. Диэлектрическая проницаемость Dk обычно уменьшается с увеличением частоты, в то время как коэффициент потерь Df обычно увеличивается с увеличением частоты.

2.Сравните с использованием того же метода испытаний

Не все материалы высокочастотных печатных плат тестируются одинаково или в одинаковых условиях, и различия в методах тестирования также приведут к различиям в ключевых параметрах данных (например, Dk и Df).

3.Сравните в одном направлении

Большинство материалов для высокочастотных печатных плат анизотропны, что означает, что один и тот же параметр имеет разные значения при измерении в разных направлениях. Например, Dk большинство материалов для высокочастотных печатных плат имеют разные значения Dk в плоскости x-y и по оси z (толщина).

4.Сравните при одинаковой температуре

Для большинства коммерческих материалов для высокочастотных печатных плат значение Dk также тесно связано с температурой. Несмотря на то, что большинство измерений Dk по данным высокочастотной печатной платы выполняется при комнатной температуре (около +23°C~+25°C), даже для тех же данных по высокочастотной печатной плате отклонение на несколько градусов от комнатной температуры приведет к изменению значения измерения Dk. Отличается от измеренного значения при комнатной температуре.

Сравнение высокочастотных печатных плат Taconic TLY-5 и Rogres 5880. Сравнение высокочастотных печатных плат от разных поставщиков может оказаться непростой задачей. При сравнении технических характеристик высокочастотных печатных плат рекомендуется убедиться в том, что сравниваемые параметры совпадают. Основные высокочастотные параметры платы, такие как Dk и Df, измеряются с использованием одного и того же метода тестирования при одинаковой частоте тестирования и температуре. Только используя один и тот же метод тестирования для измерения этих параметров, мы можем использовать их для объективного и точного сравнения различных высокочастотных данных платы и эффективного прогнозирования производительности конечных выбранных высокочастотных данных платы!