고-Dk TMM13i 라미네이트 소재를 사용한 소형 고성능 RF 회로용 PCB 제작

맞춤형 PCB 사례 연구: 컴팩트하고 고성능인 RF 회로를 위한 고유전율 TMM13i

안녕하세요, 저는 샐리입니다. 오늘 저는 까다로운 RF 및 위성 통신 애플리케이션을 위해 Rogers TMM13i(고유전율 열경화성 마이크로파 재료)를 활용하는 맞춤형 PCB를 선보입니다.

이 맞춤형 PCB는 Rogers TMM13i를 사용합니다. 12.85의 유전율을 가진 등방성 열경화성 세라믹 충진 마이크로파 재료입니다. 높은 유전율은 낮은 손실(Df 0.0019)을 유지하면서 상당한 회로 소형화를 가능하게 하여 공간이 중요한 컴팩트한 필터, 커플러 및 위성 통신 시스템에 이상적입니다.

주요 내용

• 재료: Rogers TMM13i 세라믹 충진 열경화성 수지(유전율 12.85)
• 주요 이점: 높은 유전율로 인한 극단적인 회로 소형화 가능
• 보드 크기: 89.65mm x 45.27mm
• 구조: 양면 솔더 마스크 또는 실크스크린 없음
• 특수 기능: 일관된 성능을 위한 등방성 유전율
• 품질: IPC-Class-2, 100% 전기 테스트

과제: 타협 없는 소형화

고객은 매우 작은 풋프린트에서 뛰어난 전기적 성능을 제공할 수 있는 컴팩트한 RF 보드를 필요로 했습니다. 애플리케이션(필터, 커플러 또는 위성 통신 모듈일 가능성이 높음)은 신호 무결성을 희생하지 않고 상당한 회로 크기 감소를 요구했습니다. 낮은 유전율을 가진 표준 RF 재료로는 필요한 소형화를 달성할 수 없었습니다.

Rogers TMM13i

열경화성 세라믹 충진 마이크로파 재료인 Rogers TMM13i를 선택했습니다.

이유는 다음과 같습니다.

높은 유전율(10GHz에서 12.85 ± 0.35)
이것이 재료의 특징입니다. 거의 13에 달하는 유전율은 훨씬 작은 회로 기하학적 구조를 가능하게 합니다. 전송선, 커플러 및 필터는 낮은 유전율 재료에 비해 크기를 대폭 줄일 수 있습니다.

컴팩트한 RF 설계의 경우 이는 게임 체인저입니다.

낮은 손실(10GHz에서 Df = 0.0019)
높은 유전율에도 불구하고 TMM13i는 낮은 손실 계수를 유지하여 최소한의 신호 감쇠를 보장합니다.

등방성 유전율
일부 비등방성 재료와 달리 TMM13i는 모든 방향에서 일관된 전기적 성능을 제공합니다. 이는 예측 가능한 회로 동작에 중요합니다.

열경화성 안정성
이 재료는 크리프 및 콜드 플로우에 저항하여 시간이 지남에 따라 치수 안정성을 유지합니다. CTE는 구리와 밀접하게 일치합니다(X/Y 축에서 19ppm/K). 이는 열 순환을 통한 신뢰할 수 있는 도금 스루 홀을 보장합니다.

처리 장점
무전해 도금 전에 나트륨 나프타네이트 처리가 필요하지 않아 제조가 단순화됩니다. 이 재료는 또한 무연 공정 호환 및 UL 94V-0 등급입니다.

보드 사양

설계 통계

2개의 네트 설계는 이것이 특수 RF 서브 회로임을 확인합니다. 38개의 비아는 복잡한 접지 또는 차폐 구조를 시사합니다. 54개의 패드를 가진 32개의 부품은 기계적 강도와 컴팩트한 라우팅을 위한 스루홀 및 SMT 부품의 조합을 나타냅니다.

설계 선택: RF용으로 맞춤 제작

솔더 마스크 없음 (양면)
솔더 마스크의 완전한 부재는 고주파 설계에서 의도적인 선택입니다. 솔더 마스크는 자체 유전 특성을 가지고 있어 마이크로파 주파수에서 신호 손실과 임피던스 변화를 유발할 수 있습니다. 이를 제거함으로써 신호는 TMM13i 기판 및 구리 트레이스와만 상호 작용합니다.

흰색 실크스크린 (상단만)
상단 면의 명확한 부품 식별은 조립 및 문제 해결을 돕는 반면, 맨 하단 면은 RF 경로를 깨끗하게 유지합니다.

침지 금 마감
평평하고 납땜 가능한 표면과 우수한 내식성을 제공합니다.

블라인드 비아 없음
모든 상호 연결은 스루홀 비아로, 제조를 단순화하고 비용을 절감합니다.

비교: TMM13i의 성능

중요한 이유: TMM13i는 열경화성 마이크로파 재료에서 사용 가능한 가장 높은 유전율 값 중 하나를 제공하여 가능한 가장 작은 회로 기하학적 구조를 가능하게 합니다. 열경화성 구조는 PTFE 대안에 비해 우수한 기계적 안정성을 제공합니다.

이상적인 애플리케이션

• 컴팩트한 기하학적 구조가 필요한 필터 및 커플러
• 엄격한 공간 제약이 있는 위성 통신 시스템
• 소형화가 중요한 RF 및 마이크로파 회로
• 유전 분극기 및 렌즈
• 일관되고 안정적인 성능이 필요한 칩 테스터

Q: TMM10i 또는 기타 고유전율 재료 대신 TMM13i를 선택하는 이유는 무엇입니까?
A: TMM13i는 TMM 시리즈에서 가장 높은 유전율(12.85)을 제공하여 가장 공격적인 회로 소형화를 가능하게 합니다. 애플리케이션에서 가능한 가장 작은 풋프린트를 요구하는 경우 TMM13i가 답입니다.

Q: "등방성"이란 무엇이며 왜 중요합니까?
A: 등방성은 유전율이 모든 방향에서 동일하다는 것을 의미합니다. 이는 회로 방향에 관계없이 일관된 전기적 성능을 보장하여 설계를 단순화하고 예측 가능성을 향상시킵니다.

Q: 양면에 솔더 마스크가 없는 이유는 무엇입니까?
A: 솔더 마스크는 고주파에서 유전 손실과 임피던스 변화를 유발합니다. 이를 제거하면 가능한 가장 순수한 RF 신호 경로가 보장됩니다.

Q: 2개의 네트만 있는데 38개의 비아가 있는 이유는 무엇입니까?
A: 높은 비아 수는 광범위한 접지 및 차폐 구조를 시사하며, 민감한 RF 신호를 위해 잘 정의된 접지면 또는 차폐 전송선을 생성할 가능성이 높습니다.

Q: TMM13i는 처리하기 쉽습니까?
A: 예. PTFE 재료와 달리 TMM13i는 도금 전에 나트륨 나프타네이트 처리가 필요하지 않습니다. 무연 조립을 포함한 표준 PCB 제조 공정을 사용할 수 있습니다.

마무리 생각

TMM13i의 극도로 높은 유전율은 우수한 RF 성능을 유지하면서 가장 공격적인 회로 소형화를 가능하게 합니다. 열경화성 안정성과 신뢰할 수 있는 처리 특성과 결합하여 공간이 절대적으로 중요한 까다로운 RF 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

극단적인 소형화가 필요한 컴팩트한 RF 프로젝트가 있으신가요? 기꺼이 듣고 싶습니다.

— 샐리