コンパクトRF設計向け高誘電率TMM10i

カスタム PCB ケース スタディ: コンパクト RF 設計向け High-Dk TMM10i

こんにちは、サリーです。今日は、コンパクトなスペースに高性能回路を組み込むという一般的な RF 設計の課題に取り組むカスタム PCB を紹介します。

このカスタム PCB は、高誘電率 (Dk 9.80) の熱硬化性マイクロ波材料である Rogers TMM10i を使用し、優れた RF 性能を維持しながら大幅な基板サイズの縮小を実現します。スペースが貴重な小型衛星通信、GPS、およびフィルターのアプリケーションに最適です。

重要なポイント

材質: Rogers TMM10i セラミック充填熱硬化性樹脂、Dk 9.80

主な利点: 高 Dk により回路形状を小さくできる

基板サイズ: 104.8mm x 99.01mm、厚さ0.8mm

構造: 両面黒ソルダーマスク、両面白シルクスクリーン

特集: シールドまたは基板間の接続のためのエッジメッキ

品質: 100% 電気テストによる IPC-Class-2

挑戦: 妥協のない空間

当社のお客様は、比較的小さな設置面積で優れた電気的性能を実現できる RF ボードを必要としていました。主な要件は、基板サイズを大きくすることなく、目的の回路特性を達成することでした。標準的な RF 材料では、利用可能なスペースで必要なパフォーマンスを提供できませんでした。

TMM10i

私たちは、熱硬化性セラミックを充填したマイクロ波材料である Rogers TMM10i を選択しました。その理由は次のとおりです。

高誘電率 (10 GHz で Dk = 9.80 ± 0.245)
これがこの素材の最大の特徴です。 Dk が高くなると、回路ジオメトリを大幅に小さくすることができ、同じ基板領域でより多くの機能が使用できることになります。 RF 設計者にとって、これは、他の方法でははるかに大きな基板が必要となるフィルタ、カプラ、およびマッチング ネットワークをコンパクトにすることを意味します。

低損失 (10 GHz で Df = 0.0020)
TMM10i は、Dk が高いにもかかわらず、低い散逸率を維持し、高感度の RF アプリケーションにとって重要な信号減衰を最小限に抑えます。

熱管理 (0.76 W/mK)
この材料の熱伝導率は、パワーアンプやその他の高出力コンポーネントからの熱の放散に役立ち、デバイスの寿命を延ばし、信頼性の高い動作を保証します。

熱硬化性樹脂の安定性
PTFE 材料とは異なり、TMM10i はクリープやコールドフローに耐性があります。 CTE は銅と一致しており (X/Y 軸で 19 ppm/K)、温度サイクルを通じて信頼性の高いメッキスルーホールを保証します。

処理の利点
この材料は、無電解めっきの前にナフタン酸ナトリウム処理を必要としないため、製造が簡素化され、コストが削減されます。

基板仕様

設計統計

2 ネット設計は、フィルタ、カプラ、またはパワーアンプ段などの特殊な RF サブ回路を示しています。スルーホールの数が多いことは、機械的強度と信頼性の高い接続が必要なコンポーネントを示唆しています。

比較: TMM10i のスタック構成

これが重要な理由: TMM10i は、一般的な RF 基板の中で最も高い Dk を提供し、最小の回路形状を可能にします。その熱硬化性構造は、低損失を維持しながら、PTFE と比較して優れた機械的安定性を提供します。

理想的な用途

高 Dk、低損失、熱硬化性安定性の組み合わせにより、この設計は以下の用途に特化して構築されています。

• コンパクトな設計が必要な RF およびマイクロ波回路
• 熱管理が重要なパワーアンプとコンバイナー
• より小さな形状からメリットを得るフィルターとカプラー
• スペースが貴重な衛星通信システム
• 正確なインピーダンス制御が必要な GPS およびパッチ アンテナ
• 一貫した信頼性の高いパフォーマンスを必要とするチップ テスター

Q: 他の高 Dk 材料ではなく TMM10i を選択する理由は何ですか?

A: TMM10i は、熱硬化性物質の安定性と組み合わせて優れた電気的性能を提供します。クリープやコールドフローに耐性があり、時間が経っても寸法安定性が維持され、めっき前の特別な前処理は必要ありません。

Q: 高 Dk 材料が有益なのはなぜですか?
A: Dk が高くなると、基板内の波長が短くなり、伝送線路が短くなり、受動部品が小さくなります。これにより、パフォーマンスを犠牲にすることなく、よりコンパクトな PCB 設計が実現します。

Q: ENIG 表面仕上げを使用する理由は何ですか?
A: ENIG は、優れた耐食性を備えた平らで半田付け可能な表面を提供します。ファインピッチの SMT コンポーネントに最適で、良好な保存寿命を実現します。

Q: エッジメッキの目的は何ですか?
A: エッジ メッキには、EMI シールドの向上、機械的強度、接地経路の追加など、いくつかの利点があります。モジュール設計における基板間の相互接続にも使用できます。

Q: 銅線に一致する CTE が重要なのはなぜですか?
A: CTE が一致しない場合、温度サイクルによって銅と基板の界面に応力が生じ、めっきスルーホールに亀裂が入ったり破損したりする可能性があります。 CTE を銅に適合させることで、長期的な信頼性が保証されます。

Q：TMM10iは加工しやすいですか？
A: はい。 PTFE 材料とは異なり、TMM10i は無電解めっきの前にナフタン酸ナトリウム処理を必要としません。すべての標準的な PCB 製造プロセスを使用できます。

最終的な考え

TMM10i の高い誘電率により、優れた RF 性能を維持しながら基板サイズの大幅な縮小が可能になります。熱硬化性の安定性と信頼性の高い処理特性を組み合わせることで、スペースが貴重な要求の厳しい RF アプリケーションにとって理想的な選択肢となります。

コンパクトな RF プロジェクトを念頭に置いていますか?ぜひ聞いてみたいです。