高DkTMM13iラミネート素材製PCBをコンパクトで高性能RF回路に

カスタムPCB事例：コンパクトで高性能なRF回路のための高誘電率TMM13i

こんにちは、サリーです。今日は、要求の厳しいRFおよび衛星通信アプリケーション向けに、高誘電率の熱硬化性マイクロ波材料であるRogers TMM13iを活用したカスタムPCBをご紹介します。

このカスタムPCBはRogers TMM13iを使用しています。誘電率12.85の等方性熱硬化性セラミック充填マイクロ波材料です。その高いDkは、低損失（Df 0.0019）を維持しながら大幅な回路小型化を可能にし、スペースが重要なコンパクトなフィルター、カプラー、衛星通信システムに最適です。

主なポイント

• 材料：Rogers TMM13iセラミック充填熱硬化性樹脂（Dk 12.85）
• 主な利点：高Dkによる極端な回路小型化
• 基板サイズ：89.65mm x 45.27mm
• 構造：両面、両面にソルダマスクまたはシルクスクリーンなし
• 特殊機能：一貫したパフォーマンスのための等方性誘電率
• 品質：IPCクラス2、100%電気試験済み

課題：妥協のない小型化

お客様は、非常に小さなフットプリントで優れた電気的性能を発揮するコンパクトなRFボードを必要としていました。アプリケーション（フィルター、カプラー、または衛星通信モジュールである可能性が高い）は、信号整合性を犠牲にすることなく、回路サイズの劇的な縮小を必要としていました。低いDkを持つ標準的なRF材料では、必要な小型化を達成できませんでした。

Rogers TMM13i

熱硬化性セラミック充填マイクロ波材料であるRogers TMM13i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 = 12.85 ± 0.35）
これは材料の決定的な特徴です。ほぼ13のDkにより、伝送線路、カプラー、フィルターの回路形状を大幅に小型化できます。これは、低いDkの材料と比較して劇的にサイズを縮小できます。

コンパクトなRF設計では、これはゲームチェンジャーです。

低損失（10 GHzでDf = 0.0019）
高いDkにもかかわらず、TMM13iは低い誘電正接を維持し、最小限の信号減衰を保証します。

等方性誘電率
一部の異方性材料とは異なり、TMM13iはすべての方向で一貫した電気的性能を提供します。これは、予測可能な回路動作にとって重要です。

熱硬化性安定性
材料はクリープとコールドフローに耐性があり、時間の経過とともに寸法安定性を維持します。CTEは銅と密接に一致しており（X/Y軸で19 ppm/K）、熱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。

加工上の利点
無電解めっき前にナフテン酸ナトリウム処理は不要で、製造が簡素化されます。また、鉛フリープロセス互換性があり、UL 94V-0定格です。

基板仕様

設計統計

2ネット設計は、これが特殊なRFサブ回路であることを確認します。38個のビアは、複雑な接地またはシールド構造を示唆しています。54個のパッドを持つ32個のコンポーネントは、機械的強度とコンパクトなルーティングの両方のために、スルーホールとSMTコンポーネントの組み合わせを示しています。

設計上の選択：RF用に専用設計

ソルダマスクなし（両面）
ソルダマスクの完全な欠如は、高周波設計における意図的な選択です。ソルダマスクは、マイクロ波周波数で信号損失やインピーダンス変動を引き起こす可能性のある独自の誘電特性を持っています。それを取り除くことで、信号はTMM13i基板と銅トレースのみと相互作用します。

白いシルクスクリーン（上面のみ）
上面の明確なコンポーネント識別は、組み立てとトラブルシューティングを支援しますが、ベアボトムレイヤーはRFパスをクリーンに保ちます。

イマージョンゴールド仕上げ
平坦で、はんだ付け可能で、優れた耐食性を持つ表面を提供します。

ブラインドビアなし
すべての相互接続はスルーホールビアであり、製造が簡素化され、コストが削減されます。

比較：TMM13iの性能

なぜこれが重要か：TMM13iは、熱硬化性マイクロ波材料で利用可能な最も高いDk値の1つを提供し、可能な限り最小の回路形状を可能にします。その熱硬化性構造は、PTFE代替品と比較して優れた機械的安定性を提供します。

理想的なアプリケーション

• コンパクトな形状を必要とするフィルターおよびカプラー
• 厳しいスペース制約のある衛星通信システム
• 小型化が重要なRFおよびマイクロ波回路
• 誘電体偏光子およびレンズ
• 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：TMM10iやその他の高Dk材料よりもTMM13iを選択する理由は何ですか？
A：TMM13iはTMMシリーズで最も高いDk（12.85）を提供し、最も積極的な回路小型化を可能にします。アプリケーションで可能な限り最小のフットプリントが必要な場合は、TMM13iが答えです。

Q：「等方性」とはどういう意味ですか？また、なぜそれが重要ですか？
A：等方性とは、誘電率がすべての方向で同じであることを意味します。これにより、回路の向きに関係なく一貫した電気的性能が保証され、設計が簡素化され、予測可能性が向上します。

Q：両面にソルダマスクがないのはなぜですか？
A：ソルダマスクは、高周波で誘電損失とインピーダンス変動を引き起こします。それを取り除くことで、可能な限り純粋なRF信号パスが保証されます。

Q：2つのネットしかないのに38個のビアがあることの意義は何ですか？
A：ビア数の多さは、広範な接地およびシールド構造を示唆しており、おそらくデリケートなRF信号のために明確に定義されたグランドプレーンまたはシールド伝送線路を作成しています。

Q：TMM13iは加工しやすいですか？
A：はい。PTFE材料とは異なり、TMM13iはめっき前にナフテン酸ナトリウム処理を必要としません。標準的なPCB製造プロセスを使用でき、鉛フリーアセンブリも含まれます。

最終的な考え

TMM13iの非常に高い誘電率は、優れたRFパフォーマンスを維持しながら、最も積極的な回路小型化を可能にします。その熱硬化性安定性と信頼性の高い加工特性と組み合わせることで、スペースが絶対的に限られている要求の厳しいRFアプリケーションに最適です。

極端な小型化を必要とするコンパクトなRFプロジェクトをお持ちですか？ぜひお聞かせください。

—サリー