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随着移动手机、互联网络接入和手持设施的一直增加,无线网络上传输的消息量急剧增多。为理解决电子零碎中的洪量数据,PCB传输高速射频信号的请求越来越高,况且传输进度没有断正在进步。正在较高的GHz频次范畴内,如何升高射频信号消耗(也称为拔出消耗)变得日益明显。拔出消耗是因为将机件拔出传输线或者光纤而招致的信号功率消耗,用dB示意。拔出消耗会招致信号的下降沿退步或者较高的误码率等。

一切PCB资料都会有传播和介质RF信号消耗。传播消耗是电阻性的,由通路板中运用的导热铜层惹起。另一范围,介质消耗与PCB中运用的基板(绝缘资料)有关。本专栏作品将力点引见铜层惹起的电阻性传播消耗。

传输消耗的钻研囊括制图正在电信号与增多的信号频次(GHz)的各族稳态安慰底线性电气网络的电气行止(斜射矩阵),以dB为部门。传输消耗,也称为拔出消耗,是正在丈量的两个有关层之间引入待测机件(DUT)而发生的额定消耗。额定的消耗能够是因为待测机件的固有消耗和/或者失配惹起的。正在额定消耗状况下,拔出消耗被界说为正。以dB示意的拔出消耗的负值被界说为拔出增值。

趋肤效应

与直流或者交换直流电流过整个超导体走线没有同,射频直流电没有会深化电气超导体,而是偏偏向于沿超导体名义活动;这就是叫做的趋肤效应。导热铜层中的信号消耗与“趋肤效应”景象间接有关,趋肤深浅是RF直流电所用超导体的深浅。根本上,当频次增多时,运用的导领会更少,见图1。

因为“趋肤效应”而间接反应拔出消耗的两种景象是铜毛糙度(图1)和所用名义绝缘层的本质。名义含有化学镀镍的名义绝缘层,如化学镀镍沉金(ENIG)和化学镀镍钯沉金(ENEPIG),因为化学镀镍的电阻特点,与铜相比,显现出更大的拔出消耗。较新的绝缘层,如化学镀钯沉金(EPIG)和沉金化学镀钯沉金(IGEPIG)是高频使用中完成最小拔出消耗的首选工艺。

铜名义毛糙度

正在多层构造中,铜名义粗化是为了加强超导体与介质的黏着力。经过化学或者机器办法实现粗化,为树脂创举了流动地位。这对于非RF直流电使用很无效,对于广播段流传的RF信号也很无效。但是,随着频次增多濒临10 GHz或者更高,趋肤深浅会升高。当趋肤深浅等于或者小于铜名义毛糙度(图1)时,毛糙度将招致走线电阻率增多,并将反应超导体消耗和通路的相位角呼应。

图1:铜超导体趋肤效应

随着信号频次的增多,电信号越来越濒临铜超导体名义,因此会增多电阻和传输消耗。

运用毛糙名义铜的通路将比运用更润滑名义铜的通路会有更多的超导体消耗。更详细地说,基板与铜界面处的铜名义是与超导体消耗相关的名义毛糙度的关心点。正在进步多层板的黏着力范围,最近的停滞超过了彩色和棕色氧化物构成的规范毛糙化。

现在,大少数内层依托化学篆刻微粗化走线,以完成最大水平的粘合。但是,微粗化并没有是最小化超导体信号消耗的办法。事业正正在取舍化学粘合进步照顾高频RF信号走线的黏着力;它正在润滑的铜名义上也无比无效。

目大前提供的一种化学粘合零碎是沉锡,而后用硅烷偶联剂停止解决的结合。该解决一般正在程度保送设施中停止,并正在超导体和介质之间发生优良的摩擦。一篇作品[1]简报,“钻研标明,没有同毛糙度的铜箔类型对于带状线构造的拔出消耗有间接反应。化学品供给商正正在需要旨正在最小化超导体拔出消耗和名义毛糙度的新解决办法。”

铜名义毛糙度

手持设施是通路设想师完成中型化的要害驱动要素。关于这类使用,细致走线和距离正正在被标准化。于是,引线键合的需要次要集合正在镍金(ENIG)和镍钯金(ENEPIG)绝缘层上。当触及到高频(10GHz)之上的RF信号传输时,需求满意某些制约请求。化学镀镍层是超导体名义的一全体,与铜相比,其具有与化学镀镍趋肤效应有关的传输消耗。

现正在已有可用来高频RF传输的新式名义绝缘层。该署绝缘层消弭或者缩小了EN的运用。眼前最罕见的是化学镀钯沉金(EPIG)。我正在上一篇专栏作品中引见了EPIG。本篇作品的力点是拔出消耗。

图2:含镍、薄镍和无镍名义绝缘层拔出消耗的比照

图2囊括斜射参数(S参数)作为垂直轴与程度轴上信号频次的联系图。正在S参数下,斜射是指当传输线中的直流电和电压遇到因为网络拔出传输线惹起的没有陆续时,它们遭到反应的形式。率先构建分数线,而后引入待测机件丈量新的直线图。差是传输消耗或者拔出消耗,以dB为部门丈量。

图2比拟了含镍(两种ENEPIG和一种ENIG)、少镍(薄镍ENEPIG)和无镍(EPIG和IGEPIG)名义绝缘层的拔出消耗。薄镍ENEPIG只要4.0 μins(0.1 μm)的化学镀镍。IGEPIG是EPIG的变种。EPIG正在铜名义运用浸钯催化剂来发动化学镀钯堆积;IGEPIG运用沉金层作为堆积化学镀钯的催化剂。

正在单端50Ω传输走线(长250mm、宽0.52mm)上堆积没有同的名义绝缘层。丈量拔出消耗的设施为VNA 2VA67(Rhode&Schwartz)。如图和表中小结(图2)所示,与薄厚(120 μin~240 μin或者3 μm~6 μm)的镍金绝缘层相比,低镍和无镍金名义绝缘层的拔出消耗值明显增多。

随着事业接续沿着大范围数据传输和中型化的趋向停滞,RF信号传输的频次将接续进步。比方触及到10 GHz之上的RF频次时,必需保存一定的余量,将因铜毛糙度和名义绝缘层类型惹起的传输消耗降到最小化。