Kan de WL-CT440 Rogers of PTFE echt vervangen als kosteneffectief antennelaminaat?

Vandaag wil ik het hebben over een enigszins ongebruikelijke PCB. Wat het ongebruikelijk maakt, is niet het hoge aantal lagen of complexe productieprocessen - integendeel.Dit is een tweelaags bord zonder soldeermasker en zonder zijdeplaat, maar is speciaal ontworpen voor hoogfrequente antenne toepassingen.

Het kernmateriaal is:WL-CT440Als u op zoek bent naar een alternatief voor Rogers- of PTFE-materialen, kan dit artikel u nieuwe ideeën geven.

Een overzicht van de bouw: minimalistisch maar niet eenvoudig

Laten we beginnen met de basisparameters. Het bord meet 89mm bij 63,5mm en maakt gebruik van een tweelaagse constructie.met 1 oz of 35 μm afgewerkt koper op de buitenste lagenDe minimale spoorbreedte is 4 mil en de minimale afstand is 6 mil. De kleinste gatgrootte is 0,2 mm en er zijn geen blinde vias.

Het bord bevat 37 componenten en 49 pads in totaal.bestaande uit 27 door-gat pads en 22 oppervlakte montage pads allemaal gelegen op de bovenste laagEr zijn 31 via's en slechts 2 netten. Dit is een typische hoogfrequente of antenne topologie: eenvoudig in structuur maar veeleisend in prestaties.

Waarom geen soldeermasker en geen zijdefilter?

Het meest onderscheidende kenmerk van dit plaatje is de volledige afwezigheid van zowel soldeermasker als zijdefilter - niets op de bovenste laag en niets op de onderste laag.

Soldeermasker wordt normaal gesproken gebruikt om soldeerbruggen te voorkomen en het koperoppervlak te beschermen.De dielectrische constante en de verliezenfactor van het soldeermasker verschillen van die van het basislaminaatHet verwijderen van het soldeermasker betekent een puurder signaalpad en een betere consistentie.

De afwezigheid van zijderap is even eenvoudig. zonder een soldeermasker, zijderap hechting wordt toch problematisch. en op een antenne bord, zijderap biedt geen voordeel voor de assemblage,Dus het weglaten is een makkelijke beslissing..

Dit is een klassiek geval van het prioriteren van functie boven vorm ∙ het bord hoeft er niet mooi uit te zien zolang de elektrische prestaties aan de vereisten voldoen.

Waarom WL-CT440 kiezen?

WL-CT440 is Wangling's organische polymeer keramische glasvezel lap bedekt koper bekleed laminaat. Het behoort tot de thermosetting hars familie. De dielectrische laag bestaat uit koolwaterstofhars,keramiek, en glasvezel doek.

Bij 10 GHz en 23 °C heeft het een dielectrische constante (Dk) van 4,1 en een dissipatiefactor (Df) van 0.004- Wat betekenen deze cijfers? - Lage verliezen met een matige dielectrische constante ∙ zeer geschikt voor microgolven en antenne toepassingen.

Het meest aantrekkelijke kenmerk van de WL-CT440 is echter niet alleen de elektrische prestaties, maar ook de volledige compatibiliteit met FR-4-productieprocessen.Iedereen die met PTFE-materialen heeft gewerkt, weet dat PTFE speciale behandeling vereist voor het bereiden van gaten, zoals plasma-etsen of natriumnaphthalenbehandelingZonder deze is de hechting van het geplateerd koper in het gat onvoldoende.kan worden verwerkt met behulp van de conventionele workflow van elke standaard PCB-fabriek Voor prototypes van kleine omvang en kostenbeheersing is dit een reëel voordeel.

Thermische en mechanische betrouwbaarheid

WL-CT440 heeft een glazen overgangstemperatuur (Tg) van meer dan 280 °C, veel hoger dan die van standaard FR-4.Een hoge Tg betekent dat het materiaal niet gemakkelijk zal verzachten of vervormen onder hoge temperatuurwerkingsomstandigheden.

Wat de coëfficiënt van thermische uitbreiding (CTE) betreft, is de X-as 14ppm/°C en de Y-as 18ppm/°C beide overeenkomen redelijk goed met koper, dat ongeveer 17ppm/°C heeft.De CTE van de Z-as is 35 ppm/°C.Voor een tweelaagse plaat zonder blinde vias is de thermische betrouwbaarheidspanning op de vias in eerste instantie relatief laag.

De thermische geleidbaarheid is gerangschikt op 0,66 W/m·K, wat aanzienlijk hoger is dan die van FR-4 met ongeveer 0,25 W/m·K.die binnen een aanvaardbaar bereik valtHet gebruik van deze plaat in vochtige omgevingen kan leiden tot corrosie van de blootgestelde koperen oppervlakken.Dit moet zorgvuldig worden beoordeeld voor het beoogde toepassingsscenario.

Eén parameter die bijzondere aandacht verdient: TCDK

WL-CT440 biedt een temperatuurcoëfficiënt van dielektrische constante (TCDK) van -21 ppm/°C. Wat zegt dit cijfer ons?de dielectrische constante neemt af met 21 delen per miljoen.

Voor antenneontwerp is TCDK een cruciale parameter.de werkfrequentie van de antenne zal afdrijven.De TCDK-waarde van WL-CT440 is vrij goed, waardoor de antenne consistent werkt in het volledige temperatuurbereik.

Typische toepassingen

Volgens de fabrikant wordt WL-CT440 voornamelijk gebruikt op de volgende gebieden:

Luchtvaartapparatuur, cabine-elektronica en vliegtuigsystemen.Antennen met een fase-array en bundelnetwerkenSatelliet communicatie en navigatie apparatuur.

Productieproces en kwaliteitsnormen

Het geleverde artworkformaat is Gerber RS-274-X, dat door PCB-fabrieken over de hele wereld kan worden verwerkt.

De oppervlakte is onderdompelingsgoud (ENIG).

Een paar punten om in gedachten te houden

Het ontwerp van dit bord heeft verschillende aspecten waaraan speciale aandacht moet worden besteed.

Ten eerste betekent de afwezigheid van een soldeermasker dat de koperen oppervlakken volledig blootgesteld zijn.testen, en gebruik.

Ten tweede bestaat er geen zijdefilter, de plaatsing van de onderdelen kan niet afhankelijk zijn van de zijdefilterreferentiemerkingen.Je zult moeten afhankelijk zijn van de pick-and-place machine coördinaten bestanden of montage armaturen voor handmatige montage.

Ten derde, met twee lagen, 31 vias en slechts 2 netten, suggereert deze topologie een vorm van antenne-array of vermogensafdelingsnetwerk.in het bijzonder de continuïteit van het signaal terugkeerpad.

Afsluitende gedachten

De ontwerpfilosofie achter dit tweelaags WL-CT440 bord is heel duidelijk: gebruik een materiaal dat kan worden verwerkt met conventionele productietechnieken,Verwijder het niet-essentiële soldeermasker en de zijdefilterlagen, en de kostenbesparingen toewijzen aan prestaties en betrouwbaarheid.

Als u antennes, radar-front-ends of satellietcommunicatiemodules ontwikkelt en u de verwerkingshoofdpijn van PTFE-materialen wilt vermijden,WL-CT440 is een serieuze overweging waardNatuurlijk de beschermingsproblemen die komen met het verwijderen van het soldeermasker, de uniformiteitscontrole van het onderdompeling goud oppervlak,en de kalibratie van impedantie berekeningen zijn alle details die moeten worden besproken met uw pcb fabrikant voordat prototyping.

Heeft u problemen gehad bij het ontwerpen van een hoogfrequente bord als dit?