¿Qué sucede cuando se quita la máscara de soldadura, se quita la serigrafía, e incluso se quita el paño de fibra de vidrio del sustrato?rendimiento de alta frecuencia.
Hoy estoy viendo un PCB rígido de dos capas construido sobre TFA294 un compuesto PTFE-cerámico de la serie TFA.Minimiza la anisotropía, y ofrece un factor de disipación de sólo 0,0010 a 10 GHz.
Resumen de los PCB: estructura simple, intención seria
El tablero mide 97,53 mm por 100,28 mm. El grosor final es de 1,1 mm, con 1 onza de cobre en ambas capas exteriores (aproximadamente 35 μm).y el tamaño del agujero perforado más pequeño es 0No hay vías ciegas, el espesor del revestimiento es de 20 μm, y cada tabla pasa por pruebas eléctricas 100% antes del envío.
El acabado de la superficie es Oro de inmersión una opción sólida y confiable para el trabajo de RF.
Al igual que varios diseños que he cubierto recientemente, esta placa no tiene máscara de soldadura y sin serigrafía en ambos lados.eliminar la incertidumbre.
TFA294: Un tipo diferente de laminado de PTFE
Ahora permítanme centrarme en el material, porque TFA294 es realmente diferente de la mayoría de los laminados basados en PTFE en el mercado.
La serie TFA utiliza una capa dieléctrica compuesta de resina PTFE y cerámica.Los laminados tradicionales de PTFE como RT/duroid se refuerzan con fibra de vidrio tejidaCuando las ondas electromagnéticas se propagan a través de las fibras de vidrio, el efecto de las ondas electromagnéticas en la superficie de la fibra de vidrio se reduce.Se dispersan y distorsionanEl efecto es pequeño, pero en frecuencias más altas y en aplicaciones sensibles, es importante.
El TFA elimina por completo la fibra de vidrio. En su lugar, utiliza un nuevo proceso para crear láminas de prepreg con nanocerámica uniformemente dispersa. El resultado es un material con una anisotropía mínima X/Y/Z.Las propiedades eléctricas son las mismas en todas direcciones.No hay efecto de tejido de fibra de vidrio, no hay variaciones inesperadas.
Rendimiento eléctrico: baja pérdida, estable Dk
Para TFA294, los números son impresionantes.
A 10 GHz, la constante dieléctrica (Dk) es 2.94A 20 GHz, el factor de disipación (Df) es sólo 0,0010 que es excepcionalmente bajo.0012Este material no comerá su señal, ni siquiera a frecuencias de onda milimétrica.
El coeficiente de temperatura de la constante dieléctrica (TCDK) es de -5 ppm/°C en el rango de -55°C a 150°C.Muchos materiales de RF estándar tienen valores de TCDK en el rango de -20 a -50 ppm/°CUn TCDK de -5 ppm/°C significa que la constante dieléctrica apenas se mueve con la temperatura.
Propiedades térmicas y mecánicas
Los números térmicos y mecánicos son igualmente sólidos.
Los coeficientes de expansión térmica son de 18 ppm/°C tanto en los ejes X como en el Y, y 32 ppm/°C en el eje Z. Los valores de X/Y coinciden muy bien con el cobre.Esta combinación reducirá la tensión en los agujeros y las almohadillas de montaje superficiales durante el ciclo térmico.
La conductividad térmica es de 0,59 W/m·K. Eso es aproximadamente el doble que el FR-4 estándar, ayudando con la disipación de energía en aplicaciones de amplificadores o redes de alimentación.
Los materiales PTFE son naturalmente hidrofóbicos, y la carga cerámica no cambia eso.Este tablero mantendrá un rendimiento estable incluso en ambientes húmedos.
La clasificación de inflamabilidad es UL 94-V0, que cumple con los requisitos de seguridad estándar para la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales y de defensa.
Por qué no importa la fibra de vidrio
Quiero dedicar un momento a la construcción sin vidrio porque es realmente importante.
Las fibras de vidrio tienen una constante dieléctrica diferente a la mezcla PTFE-cerámica.Como una onda electromagnética viaja a través del tableroEl efecto se llama "efecto tejido de fibra" o "efecto tejido de vidrio". A frecuencias más bajas, es insignificante.puede causar variaciones de fase en toda una matriz un desastre para las antenas de matriz en fase.
Al eliminar por completo la fibra de vidrio, TFA294 elimina este problema.Cada antena de parche en una matriz en fase ve el mismo entorno eléctricoLa consistencia de fase mejora, la formación del haz se vuelve más precisa.
La combinación de pérdidas ultrabajas, Dk estable a través de la temperatura, CTE combinado con cobre y construcción sin vidrio hace que este material sea adecuado para aplicaciones donde la falla no es una opción:Equipamiento espacial, radar aéreo, comunicaciones por satélite y sistemas de navegación.
Aplicaciones típicas
- Equipo aeroespacial, sistemas espaciales, electrónica de cabina y aeronaves
- Circuitos de microondas, antenas y antenas sensibles a las fases
- Radar de alerta temprana y sistemas de radar aerotransportados
- Antenas de matriz en fase y redes de formación de haz
- Equipo de comunicaciones y navegación por satélite
- Las demás
Algunas notas prácticas
Antes de llevar este diseño a la producción, aquí hay algunas cosas a tener en cuenta.
En primer lugar, al igual que todos los materiales basados en PTFE, TFA294 requiere una preparación especial de agujeros.El fabricante debe utilizar tratamiento con plasma o naftaleno sódico antes del revestimiento de cobre.Confirme esta capacidad por adelantado.
En segundo lugar, el diseño sin máscara significa que el cobre está completamente expuesto.y el montaje cuidadoso son esenciales.
En tercer lugar, el material no contiene tela de fibra de vidrio.pero sí significa que el tablero puede ser ligeramente menos rígido que las alternativas reforzadas con vidrio con el mismo grosorEn un espesor de 1,1 mm, es poco probable que esto sea un problema, pero vale la pena señalarlo para paneles muy grandes o condiciones de manejo ásperas.
Pensamientos finales
Este tablero de dos capas TFA294 es un estudio de diseño intencional. Retire la máscara. Retire la serigrafía. Retire la fibra de vidrio.y propagación de señal limpia.
¿Es el TFA294 un reemplazo directo de materiales establecidos como el Rogers RT/duroide?y aplicaciones satelitales donde el efecto de tejido de vidrio es una preocupación real y la estabilidad de temperatura es crítica, este material merece una seria consideración.
¿Ha trabajado con compuestos cerámicos PTFE sin vidrio antes? ¿Cómo se comparan con los laminados reforzados con tejido tradicionales en su aplicación?
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