माइक्रोवेव पार्ट्स स्रोत गर्दा के-के मा ध्यान दिनुपर्छ

माइक्रोवेव भागहरूका लागि सामग्री चयन: Dk, Df, र सब्सट्रेट विकल्पहरू

माइक्रोवेव पीसीबी सामग्री चयनमा परावैद्युत स्थिरांक (Dk) किन महत्त्वपूर्ण छ

डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक, वा डीके जस्तो इन्जिनियरहरूले भन्छन्, मूलतः निर्धारण गर्दछ कि विभिन्न सामग्रीहरूमा विद्युत चुम्बकीय लहरहरू कसरी सार्छन्, जुन माइक्रोवेव सर्किटहरू डिजाइन गर्दा काफी महत्त्वपूर्ण हुन्छ। जब हामी ±0.05 सीमाको आसपास स्थिर डीके मानहरूको बारेमा कुरा गर्छौं, तब 10 गीगाहर्ट्जभन्दा माथिको आवृत्तिहरूमा उच्च आवृत्तिका संकेतहरू सफा र स्पष्ट रहन मद्दत गर्छ। उदाहरणका लागि सिरामिकले भरिएको पीटीएफई संयुक्त सामग्रीलाई लिनुहोस्—यी सामग्रीहरूले -50 डिग्री सेल्सियसदेखि 150 डिग्री सम्मको तापक्रममा पनि लगभग 2.94 देखि 3.2 सम्मको डीके मान बनाए राख्न सक्छन्। यस्तो स्थिरताले नयाँ 5G मिलिमिटर लहर प्रणालीहरूमा प्रतिबाधा नियन्त्रण गर्न यी सामग्रीहरूलाई उत्कृष्ट विकल्प बनाउँछ जहाँ संकेतको अखण्डता वास्तवमै महत्त्वपूर्ण हुन्छ।

यी परिवर्तनहरूले उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगहरूले मानक FR-4 बाट बच्नु पर्ने किनाले देखाउँछ, जसको Dk आवृत्तिको साथ महत्वपूर्ण रूपमा घट्छ, जसले इम्पिडेन्समा परिवर्तन र संकेत गुणस्तरमा ह्रास ल्याउँछ।

संकेत अखण्डताको लागि कम विघटन गुणांक (Df) र हानि स्पर्शरेखा

कम निष्कासन कारक (Df) सामग्रीले संकेत गुणस्तरलाई बनाए राख्न मद्दत गर्छ किनभने यो परावैद्युत हानि मार्फत धेरै ऊर्जा बर्बाद गर्दैन। 28 गीगाहर्ट्जको आसपासको आवृत्तिमा काम गर्दा, नियमित FR-4 बोर्डहरूको सट्टामा Df मान 0.004 भन्दा तल भएका सब्सट्रेट प्रयोग गर्दा हामीले धेरै सुधार देख्छौं, जसले इन्सर्सन हानि लगभग 22% सम्म घटाउँछ। हाइड्रोकार्बनबाट बनेका केही उन्नत सिरामिक सामग्रीले वास्तवमै Df स्तर 0.0015 सम्म पुग्छ, जसले रडार अनुप्रयोगका लागि आदर्श बनाउँछ जहाँ संकेत शक्ति धेरै महत्त्वपूर्ण हुन्छ। यी प्रणालीहरूले 77 गीगाहर्ट्ज आवृत्तिमा प्रति इन्च 0.1 dB भन्दा कम हानि चाहिन्छ। उच्च आवृत्ति प्रिन्टेड सर्किट बोर्ड डिजाइनमा सिफारिस गरिएको कुरामा हेर्दा, Dk र Df दुवैलाई ठीकसँग नियन्त्रण गरेर उपग्रह सञ्चार प्रणालीमा पावर प्रवर्धकको प्रदर्शन लगभग 18% सम्म बढाउन सकिन्छ। यस्तो किसिमको क्षमता लाभले यी माग भएका अनुप्रयोगहरूमा समयको साथै धेरै फरक पार्छ।

माइक्रोवेभ अनुप्रयोगका लागि PTFE, रोजर्स, र सिरामिक आधारित सब्सट्रेटहरूको तुलना

• PTFE : अल्ट्रा-कम हानि प्रदान गर्दछ (Df = ०.००२) तर खराब यांत्रिक स्थिरताबाट पीडित छ (CTE = p० ppm / °C), असेंबली जटिल।
• सेरेमिक भरिएको लेमिनेट : उच्च शक्ति आरएफ डिजाइनहरूको लागि आदर्श PTFE को लागि 0.2 W/mK को तुलनामा 3 W/mK सम्म उत्कृष्ट थर्मल चालकता प्रदान गर्नुहोस्।
• हाइड्रोकार्बनमा आधारित सामग्री : Dk = 3.5±0.05 र 0.02% भन्दा कम नमी अवशोषण संग सन्तुलित विद्युतीय र यांत्रिक गुणहरू प्रदान गर्नुहोस्।

रोजर्स 4003-सीरीज लेमिनेटहरू व्यापक रूपमा मोटर वाहन रडार (7681 GHz) मा प्रयोग गरिन्छ किनभने उनीहरूको असाधारण आयामी स्थिरता (<0.3%) लेमिनेशनको समयमा, सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालीहरूमा दीर्घकालीन विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्दछ।

हाइब्रिड पीसीबी स्ट्याक अपहरूः आरएफ र मानक सामग्रीहरू संयोजन गर्दै (उदाहरणका लागि, रोजर्स + एफआर 4)

हाइब्रिड स्ट्याक-अपले उच्च प्रदर्शन आरएफ सामग्रीहरू लागत प्रभावी डिजिटल तहहरूसँग एकीकृत गर्दछ, सिग्नल गुणस्तरलाई त्याग नगरी कुल लागत 30~40% घटाउँछ। एक विशिष्ट कन्फिगरेसनमा समावेश छः

1. आरएफ लेयरहरू : एन्टेना फीड र उच्च गति इन्टरकनेक्टका लागि रोजर्स RO4350B (Dk=3.48) को 24 तहहरू
2. डिजिटल लेयरहरू : नियन्त्रण सर्किट र पावर प्रबन्धनका लागि FR-4
3. संक्रमण क्षेत्रहरू : फर्कने पथहरू प्रबन्धन गर्न दफन गरिएको क्यापासिटेन्स प्रिप्रेग प्रयोग गरी नियन्त्रित प्रतिबाधा संक्रमण

यो विधि एयरोस्पेस प्रणालीहरूमा 94 गीगाहर्ट्ज वेवगाइड इन्टरफेसलाई समर्थन गर्दछ जबकि IPC-6018 क्लास 3 विश्वसनीयता मानकहरू पूरा गर्दछ।

उच्च-आवृत्ति माइक्रोवेव भागहरूमा तापीय र वैद्युत प्रदर्शन

उच्च-आवृत्ति संचालनको अधीनमा माइक्रोवेव सामग्रीहरूको तापीय विशेषताहरू

उच्च आवृत्तिमा संचालन गर्दा धेरै तातो पैदा हुन्छ, जसले गर्दा हामीलाई तातो फैलावट नियन्त्रण गर्न र संकेतहरू कमजोर हुनबाट बचाउन 0.5 W/m·K भन्दा राम्रो तातो सुचालन गर्ने सामग्रीको आवश्यकता पर्छ। यहाँ सिरामिक सब्सट्रेटहरू धेरै राम्रो छन्, जसले लगभग 24 W/m·K सम्म पुग्छ, त्यसैले उनीहरू 5G आधार स्टेशनहरू र उपग्रह सञ्चार उपकरणहरूमा राम्रोसँग काम गर्छन् जहाँ तापमान व्यवस्थापन निकै महत्त्वपूर्ण हुन्छ। गत वर्ष प्रकाशित अनुसन्धानले माइक्रोवेवले कसरी तातो पैदा गर्छ भन्ने अध्ययन गरेको थियो, र उनीहरूले पाएको कुरा धेरै कुरा स्पष्ट पार्छ: लगभग 10 GHz भन्दा माथि, डाइइलेक्ट्रिक प्रभावका कारण ऊर्जाको धेरै भाग तातोको रूपमा हराउँछ। यसले स्पष्ट पार्छ किन सब्सट्रेट सामग्रीहरूमा घट्टै न्यून हानि स्पर्श (ideally below 0.002) हुनुपर्छ, अन्यथा घटकहरू धेरै तात्छन् र प्रारम्भिक रूपमा खराब हुन थाल्छन्।

स्थिर संकेत प्रदर्शनका लागि उच्च आवृत्ति डिजाइनमा नियन्त्रित प्रतिबाधा

28 GHz र त्यसभन्दा माथिका संकेतहरूमा परावर्तनबाट बच्न सटीक प्रतिबाधा (±5% सहनशीलता) बनाए राख्नु आवश्यक छ। यसलाई प्राप्त गर्न आवश्यकता हुन्छ:

• तापक्रममा स्थिर Dk भएको रोजर्स 4350B जस्ता सामग्री छान्नुहोस्
• सानो ट्रेस चौडाइ (0.1 मिमी सम्म) को लागि एट्च कम्पन्सेशन एल्गोरिदम प्रयोग गर्नुहोस्
• लामिनेट मोटाइ नियन्त्रण सुनिश्चित गर्नुहोस् (<3% परिवर्तन)

यी अभ्यासहरूले उत्पादन प्रक्रियामा न्यूनतम प्रतिबाधा विचलन सुनिश्चित गर्दछ, mmWave प्रणालीहरूमा दृढ संकेत संचारलाई समर्थन गर्दछ।

वास्तविक संसारका अनुप्रयोगहरूमा परावैद्युत स्थिराङ्क र संकेत प्रदर्शन

Dk ले प्रत्यक्ष रूपमा चरण स्थिरता, प्रसारण ढिलाइ, र सम्मिलित हानि लाई असर गर्दछ। निम्न तुलनाले प्रमुख आपसी त्यागहरू देखाउँदछ:

वायुसेना अनुप्रयोगहरूमा, पाइक अनुसन्धानको २०२३ को डाटा अनुसार, मानक FR4 को तुलनामा सिरामिक-भरिएको सब्सट्रेटले तापक्रम मिलान नगरिकन उत्पन्न भएको डिल्यामिनेशनलाई ७३% ले घटाउँछ।

सटीक माइक्रोवेव भागहरूका लागि उन्नत उत्पादन प्रविधिहरू

उच्च-घनत्व माइक्रोवेव PCBs का लागि सटीक एचिङ र ड्रिलिङ प्रविधिहरू

उप-१५ माइक्रोमिटरका विशेषता सहनशीलतामा उत्तर पुग्नु भनेको उन्नत उत्पादन प्रविधिको आवश्यकता पर्दछ। अहिले उपलब्ध LDI प्रणालीहरूले २५ माइक्रोमिटरभन्दा कममा संरेखण गर्न सक्छन्, जसले हाम्रा 5G बोर्ड र मिलिमिटर तरंग अनुप्रयोगहरूका लागि जटिल ट्रेस प्याटर्नहरू सम्भव बनाउँछ। भाइयाहरू बनाउने क्षेत्रमा कम्पनीहरू पुरानो तरिकाको यांत्रिक ड्रिलिङ्गको सट्टामा यी यथार्थ UV लेजर सेटअपहरूमा सार्न थालेका छन्। यसको फाइदा? डाइइलेक्ट्रिक सामग्रीमा लगभग ४०% कम क्षति, जसले गर्दा सिग्नल प्रतिबिम्ब कम हुन्छ र समग्र रूपमा प्रवेश हानि घट्छ। उद्योगभर सूक्ष्म मेशिनिङ्ग प्रविधिमा निरन्तर नवीनताको परिणामस्वरूप नै हामीले देखिरहेका यी सबै लाभहरू आएका छन्।

बहु-स्तरीय माइक्रोवेभ PCB का लागि परत तरिकाहरू

बहु-तह माइक्रोवेभ पीसीबीसँग काम गर्दा, निर्माताहरूलाई अपरेशनको समयमा सबै ताप तनावलाई सम्हाल्न विशेष लेमिनेशन प्रविधिहरू चाहिन्छ। उत्तम परिणामका लागि, धेरै पसलहरूले ती अनुक्रमिक बाँध चरणहरूको साथ 5 psi वा कमको वरिपरि कम दबाव लेमिनेशनको लागि छनौट गर्छन्। यसले डाइलेक्ट्रिक सामग्रीलाई समान रूपमा बोर्डमा फैलाउन मद्दत गर्दछ, जुन हाइब्रिड स्ट्याकअपसँग काम गर्दा धेरै महत्त्वपूर्ण छ जहाँ विभिन्न सामग्रीहरू एकसाथ मिसाइएको छ। उद्योगले पत्ता लगाएको छ कि न्यूनतम खाली सामग्री १% भन्दा कमको साथ प्रिप्रिगहरू प्रयोग गर्दा कपर इनभर कपर कोरको साथ जोडीमा वास्तवमै राम्रो काम गर्दछ। यी संयोजनहरूले तापक्रम विस्तार भिन्नताको गुणांकलाई सेल्सियस डिग्री प्रति मिलियन भागमा २ भन्दा कममा ल्याउँछन्। यस्तो कडा नियन्त्रणले सिग्नल अखण्डतालाई स्थिर राख्नका लागि सबै फरक पार्छ उच्च प्रदर्शन एयरोस्पेस कम्पोनेन्टहरूमा जुन दिन पछि दिन कठिन परिस्थितिहरूको सामना गर्दछ।

उन्नत उत्पादन प्रविधिले कसरी उपज र स्थिरता बढाउँछ

कृत्रिम बुद्धिमत्ताद्वारा संचालित स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण प्रणालीहरू प्रयोग गर्दा उत्पादकहरूले अपशिष्ट दरलाई काफी हदसम्म कम गर्न सक्छन्, कहिलेकाहीँ अपशिष्टलाई लगभग 30% सम्म कम गर्न सक्छन्। एट्चिङ र प्लेटिङ जस्ता प्रक्रियाहरूको समयमा वास्तविक समयको निगरानीले विभिन्न उत्पादन चक्रहरू बीच प्रतिबाधा स्तरलाई लगभग प्लस वा माइनस 2% भित्र नै स्थिर राख्न मद्दत गर्दछ। नवीनतम योगदान आधारित उत्पादन विधिहरूले पनि परिस्थिति परिवर्तन गरिरहेका छन्। अब सब्सट्रेट सामग्रीमा आरएफ शील्डिङ संरचनाहरू प्रिन्ट गर्न सम्भव भएको छ, जसले हातले जोड्ने प्रक्रियामा निर्भरता घटाउँछ। यस दृष्टिकोणले मानव त्रुटिहरूलाई नै हटाउँछ र आवृत्तिहरू 40 गिगाहर्ट्ज सम्म पुग्दा भू-संयोजन प्रभावकारितालाई लगभग 18 डेसिबलले बढाउँछ। यी सबै प्राविधिक प्रगतिहरूले माइक्रोवेव घटकहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सम्भव बनाउँछ, जसले पहिले प्राप्त गर्न गाह्रो थिए तर अहिले पनि कठोर प्रदर्शन आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।

विश्वसनीय माइक्रोवेव भाग प्रदर्शनका लागि सर्किट डिजाइन र सिमुलेसन

उच्च आवृत्तिमा प्रमुख सर्किट डिजाइन विचारहरू

१ देखि ३०० गिगाहर्ट्जको बीचमा माइक्रोवेभ आवृत्तिको साथ काम गर्दा, उही झन्झटाउने प्यारासिटिक प्रभावलाई न्यूनतममा ल्याउन हामीले सही ट्रान्समिशन लाइन ज्यामिति प्राप्त गर्नुपर्छ। सबै कुरा ठीकसँग काम गर्न ५० ओम्सको इम्पिडेन्स बनाए राख्नुपर्छ। २४ गिगाहर्ट्ज आवृत्तिमा संचालन गर्दा मात्र ५% जति सानो विचलनले पनि ०.५ डीबी इन्सर्सन नोक्सानी जस्ता समस्या उत्पन्न गर्न सक्छ। गत वर्ष आईइइइ माइक्रोवेभ थियरी एण्ड टेक्निक्स सोसाइटीद्वारा प्रकाशित एउटा अध्ययनले पत्ता लगाएको छ कि असमान ग्राउण्डिङ भएका बोर्डहरूले सममित ग्राउण्डिङ व्यवस्था भएका बोर्डहरूको तुलनामा लगभग १८% बढी सिग्नल प्रतिबिम्बित गर्छन्। आरएफ-पहिले दृष्टिकोण अनुसरण गर्ने इन्जिनियरहरूले एम्प्लिफायर र फिल्टर जस्ता संवेदनशील भागहरूलाई बोर्डका अन्य क्षेत्रहरूबाट टाढा राख्ने गर्छन् जहाँ नजिकैका घटकहरूबाट डिजिटल हस्तक्षेप आउन सक्छ। यसले नाजुक माइक्रोवेभ सिग्नलहरूलाई अवाञ्छित शोरबाट बचाउन मद्दत गर्छ।

उत्पादन अघि माइक्रोवेभ सर्किटहरूको अनुकरण र परीक्षण

ANSYS HFSS र Keysight ADS जस्ता उपकरणहरूले अहिले 110 गीगाहर्ट्ज सम्मको आवृत्तिमा 2% भन्दा कम त्रुटि सीमाको साथ ती कठिन S-प्यारामिटरहरू पूर्वानुमान गर्न सफल भएका छन्। 5G प्रविधिका लागि फिल्टर विकास गर्दा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र समाधानकर्ताहरूले हामीले प्रोटोटाइपहरू निर्माण गर्न आवश्यकता पर्ने पटकहरू कम गरेका छन्। 2023 को अन्त्यतिरका केही उद्योग प्रतिवेदनहरूले ठोस अवस्था प्रवर्धकहरूका लागि यी चक्रहरूमा लगभग 40% कमीको सुझाव दिएका छन्। तापक्रम संरचनात्मक विश्लेषणको बारेमा पनि हामीले बिर्सनु हुँदैन। तापक्रममा मात्रै भएको परिवर्तनले हाम्रा प्रणालीहरूमा विनाशकारी प्रभाव पार्न सक्छ। हामीले उपस्थिति निर्माणमा प्रयोग गरिएका सिरामिक सामग्रीहरूमा मात्र 15 डिग्री सेल्सियसको भिन्नताले अनुनादी आवृत्तिहरूमा लगभग 0.3% को परिवर्तन ल्याउने अवस्थाहरू पनि देखेका छौं। यस्तो कुराले अनियन्त्रित अवस्थामा उचित प्रणाली क्यालिब्रेसनलाई वास्तवमै बिगार्छ।

इम्पिडेन्स परीक्षण र अन्तिम असेम्ब्लीमा गुणस्तर नियन्त्रण

अन्तिम प्रमाणीकरणले टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री (TDR) परीक्षणमा निर्भर गर्दछ, जसले सबै माइक्रोवेव संचार लाइनहरूमा <1% प्रतिबाधा सहनशीलता सुनिश्चित गर्दछ। IPC-6012E (2023 अद्यावधिक) अनुसार, पालना गर्न आवश्यकता हुन्छ:

• 40 गीगाहर्ट्ज सम्मका डिफरेन्सियल जोडीहरूमा ±3% चरण विचलन
• उत्पादन एकाइहरू बीचमा <0.25 डीबी सम्म प्रवेश हानि परिवर्तन

आधुनिक AOI प्रणालीहरूले प्लेटेड थ्रू-होलहरूमा सूक्ष्म खाली ठाउँहरू सहित माइक्रोवेव-विशिष्ट दोषहरूको 99.98% को पत्ता लगाउँछ, जसले गर्दा केवल पूर्ण रूपमा अनुपालन गरिएका एकाइहरू तान्न पुग्छन्।

माइक्रोवेव पार्ट्सको विश्वसनीयता परीक्षण र वातावरणीय प्रमाणीकरण

थर्मल चक्रण र आर्द्रता तनाव अन्तर्गत विश्वसनीयता परीक्षण

माइक्रोवेव घटकहरूको सन्दर्भमा, सेवामा राख्नुअघि तिनीहरूले काफी कठोर परीक्षण पार गर्नुपर्छ। शून्य भन्दा तल ४० डिग्री सेल्सियस देखि शून्य भन्दा माथि १२५ डिग्री सम्मको तापक्रममा हजारौं पटक तातो-चिसो चक्र पार गरिन्छ ताकि सामग्रीले तनावको अवस्थामा कति टिकाउँछ भन्ने हेर्न सकौं। त्यसपछि आर्द्रता परीक्षण आउँछ जहाँ ८५% सापेक्षिक आर्द्रतामा ८५ डिग्रीको तापक्रममा सयौं वा हजार घण्टासम्म घटकहरूलाई उजागर गरिन्छ। यसले PTFE र सिरामिक संकर आधारहरूमा हुने पदार्थहरूको पत्रकीकरण (delamination) जस्ता समस्याहरू पत्ता लगाउन मद्दत गर्छ जुन काम गर्न धेरै गाह्रो हुन सक्छ। गत वर्ष प्रकाशित नयाँ अनुसन्धानले विभिन्न सामग्रीहरूको विश्वसनीयताको बारेमा हेर्दा उच्च आवृत्ति लेमिनेटहरूको बारेमा एउटा रोचक तथ्य पत्ता लगायो। यी सामग्रीहरूले ७०० थर्मल शकहरूबाट गुज्रिसकेपछि आफ्नो डाइइलेक्ट्रिक स्थिराङ्कमा मात्र लगभग ३% परिवर्तन देखाउँछन्, जुन वास्तवमा IEC 61189-3 मानकहरूले आवश्यकता राखेको भन्दा पनि राम्रो हो। यी घटकहरूले सामान्य संचालनको क्रममा सामना गर्ने सबै चरम अवस्थाहरूलाई ध्यानमा राख्दा यो काफी प्रभावशाली छ।

कठोर वातावरणमा दीर्घकालीन सिग्नल इन्टेग्रिटी मोनिटरिङ

जब घटकहरू जंग वा यांत्रिक तनावको चिन्ता भएको वातावरणमा संचालन गर्न आवश्यक हुन्छ, उनीहरूले MIL-STD-202 विधि 107 परीक्षण प्रोटोकल सहन सक्नुपर्छ। रोजर्स RO4000 श्रृंखलाका सामग्रीहरूले पनि आश्चर्यजनक स्थिरता देखाएका छन्, 95% ओसपनि स्तरमा 5,000 घण्टासम्म उजागर भएपछि पनि डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांकको उतारचढ़ाव लगभग 1.5% भित्र राख्दछन्। यसले यी सब्सट्रेटहरूलाई फेज्ड एरे रडार प्रणाली र उपग्रह सञ्चार जस्ता अनुप्रयोगहरूका लागि विशेष रूपमा उपयुक्त बनाउँछ जहाँ विश्वसनीयताले सबैभन्दा ठूलो महत्त्व राख्छ। स्थापित वातावरणीय मानकहरूको विरुद्ध निरन्तर प्रदर्शन जाँचेर इन्जिनियरहरूले 40 गीगाहर्ट्जसम्मको आवृत्तिमा प्रति इन्च 0.15 डीबी को महत्त्वपूर्ण सीमाभन्दा तल सिग्नल क्षति राख्न सक्छन्। यस्ता परिणामहरू ती वास्तविक मिशन-आधारित अनुप्रयोगहरूका लागि IPC-6018 क्लास 3A विशिष्टताहरूलाई पूरा गर्दछ जहाँ असफलता कुनै विकल्प नहुन्छ।