选择mmWave PCB材料
关键的外卖
介电损耗抵消了毫米波应用的性能，损耗与频率成正比增加。
介质损耗、热管理要求、热稳定性、功率处理能力和层数决定了mmWave PCB材料适合特定的应用。
陶瓷填充聚四氟乙烯(PTFE)材料没有编织玻璃增强是一个很好的材料选择，因为它提供了一个最小的热系数介电常数性能。
无编织玻璃增强的PTFE材料是毫米波应用的良好材料选择
航空航天和国防系统被用于各种各样的应用，扩大了在这些系统中使用的射频和毫米波印刷电路板的要求。其中一个要求是mmWave的适当选择印刷电路板材料．PCB材料的选择取决于性能、成本和灵活性等因素。在这篇文章中，我们将讨论在mmWave PCB材料的选择过程中应该寻找什么，并涵盖今天使用的一些常见材料。
PCB效应和mmWave PCB材料的选择
大多数新兴电子系统使用多个射频和毫米波pcb。毫米波pcb在其高密度设计中集成封装了天线子杆、高速数字子系统和放大器。
新的基于毫米波的系统需要更高的带宽、增强的载波聚合、更高的频率和大量的MIMO支持。这种技术要求的增加加剧了PCB效应，例如:
所有这些因素都会影响毫米波系统的性能。让我们仔细看看这些PCB效果。
介电损失
在毫米波系统中，介质材料的性能受应用频率、噪声、尺寸、功率和组件类型的影响。介电损耗抵消了毫米波应用的性能，损耗与频率成正比增加。
铜表面粗糙度
铜的表面粗糙度导致在毫米波频率下衰减增加，并且这种PCB材料中的导体损耗大于介电损耗。当毫米波系统的频率在77GHz左右时，蒙皮深度变得非常小，电流仅局限于表面。毫米波电路中的蒙皮效应受铜表面粗糙度的影响。
无源互调
大多数现代电子系统利用多种频率，如射频波、微波、毫米波等。在这种系统中，无源互调(PIM)是一种常见的现象。当波叠加并产生谐波时，PIM就发生了，谐波可以增加、减去或取消所需的信号。
为了满足当前mmWave市场的需求而不受PCB效应的影响，需要对PCB设计从天线到控制功能再到放大电路进行修改。为了确保密集封装的毫米波PCB的高功能，应选择PCB材料，以支持在毫米波频率所需的性能。
介质损耗、热管理要求、热稳定性、功率处理能力和层数决定了mmWave PCB材料适合特定的应用。材料的机械性能、尺寸稳定性、环境条件下的稳定性和成本是在选择mmWave PCB材料时必须考虑的其他因素。
用于毫米波应用的理想PCB材料性能
以下是一些你想在mmWave PCB材料中寻找的属性:
〇耗散系数低确保最大的功率交付和适合高功率应用。
低介电常数-用于信号的快速传播。
耗散因数和介电常数在预期应用的工作带宽上的一致性防止相位失真，保持传输线阻抗恒定。
耗散系数和介电常数随温度变化的一致性确保运行中的热稳定性。
聚四氟乙烯:一种常见的mmWave PCB材料
PCB材料是制作毫米波电路的基础平台，毫米波电路的性能对PCB材料的性能非常敏感。采用FR-4材料对毫米波电路性能不利。陶瓷填充聚四氟乙烯(PTFE)材料没有编织玻璃增强是一个很好的材料选择，因为它提供了一个最小的热系数介电常数性能。
介质材料的最小热系数表明PTFE的介质性能在温度下是稳定的。PTFE的力学性能优良，弹性模量低，热膨胀可变(高膨胀)，尺寸稳定性好。然而，聚四氟乙烯材料容易发生时间依赖性的永久性变形，称为蠕变，这使得它不适合汽车和工业应用中的恶劣环境。
新型mmWave PCB材料
热固性材料用于毫米波pcb的使用正在增加，因为它们表现为标准FR-4材料，具有优异的电学和热力学性能。热固性材料具有较高的玻璃化转变温度、可控的热膨胀系数和热可靠性。与聚四氟乙烯相比，热固性聚合物的介电性能变化极小。热固性聚合物对金属的优异附着力使得在毫米波电路中使用具有极光滑表面的铜成为可能。从聚四氟乙烯转向热固性聚合物也可以降低成本。
在mmWave PCB材料的选择中，设计师应该寻找具有我们上面详细描述的理想性能的材料。Cadence的设计和分析工具套件可以帮助您设计高性能的毫米波电路。
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