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Las especificaciones de las cintas de cobre de Guía única suelen girarse en torno a tres números: resistencia superficial ≤ 0,05 Omega / m2, resistencia de contacto ≤ 0,05 Omega / Inch m2 y eficiencia de blindaje de 55 - 88 DB (100 MHz - 1 ghz). En los escenarios de puesta a tierra de la fuente de alimentación, descarga de des y blindaje de baja frecuencia, estos tres números básicamente pueden responder a la pregunta de "si se puede usar".
Pero la situación cambió cuando la cinta fue colocada en la ruta de retorno del Canal serdes de alta velocidad o pegada al interior de la cavidad blindada del módulo de radar de 77 ghz. La frecuencia de la señal entra por encima de ghz, y la corriente ya no se distribuye uniformemente en la sección transversal de la lámina de cobre, sino que se exprime por el efecto cutáneo a una capa extremadamente delgada de la superficie. En este momento, las fluctuaciones microscópicas en la superficie de la lámina de cobre ya no son "detalles de apariencia", sino que se convierten en un terreno en el que la corriente debe pasar por alto; La constante dieléctrica de la capa adhesiva ya no es un "atributo de la capa aislante", sino que forma parte de la resistencia de la línea de transmisión; La longitud y la forma del Circuito de puesta a tierra ya no son "problemas de diseño mecánico", sino que determinan directamente el tamaño de la inducción parasitaria. En otras palabras, en escenas de baja frecuencia, la cinta de cobre de una sola conducción es un "elemento de conducción"; En escenarios de alta frecuencia, es un "componente de interconexión pasiva". Para evaluar su sistema de coordenadas, es necesario cambiar de la resistencia de corriente continua a la pérdida de inserción, la resistencia característica y la inducción de la ruta de retorno.
La primera fuente de pérdida de alta frecuencia: el efecto cutáneo convierte la rugosidad de la superficie en resistencia en serie
La corriente continua fluye uniformemente a través de toda la sección transversal de la lámina de cobre, y la resistencia a granel del Cobre lo determina todo. Después de que la frecuencia aumenta, la profundidad de la piel se reduce inversamente con la raíz cuadrada de la frecuencia. A 1 ghz, la profundidad de la piel del cobre es de aproximadamente 2,1 micras; A 10 ghz, se había reducido a la magnitud submicron. Cuando la profundidad de la piel es menor que la fluctuación del pico y el valle en la superficie de la lámina de cobre, el camino por el que fluye realmente la corriente eléctrica ya no es una línea recta geométrica, sino que "se arrastra" a lo largo del contorno de la superficie áspera. El camino se alarga, la resistencia equivalente aumenta y la pérdida de inserción aumenta.
La magnitud de este efecto no puede ser ignorada en la banda de ondas milimétricas. Los datos del estudio muestran que a 10 ghz, la pérdida causada por la superficie áspera puede ser más del 20% superior a la superficie lisa. Para las aplicaciones de puesta a tierra y blindaje de radares de 77 GHz o interfaces serdes de alta velocidad, esta diferencia es suficiente para afectar el presupuesto de integridad de la señal.
La elección del proceso de lámina de cobre determina directamente el punto de partida de la rugosidad. La superficie tratada de la lámina de Cobre electrolítico estándar tiene una alta rugosidad, y el valor típico de RMS es de aproximadamente 2,2 micras; La rugosidad superficial de la lámina de cobre calandrada se puede controlar en la magnitud de 0,3 micras, y RZ puede ser inferior a 1 micra. En la prueba de pérdida de transmisión, la pérdida de lámina de Cobre electrolítico de Ra 0,93 micras fue de aproximadamente - 35,0 db, mientras que la pérdida de lámina de cobre calandrado de Ra 0,14 micras fue significativamente menor, mostrando una correlación medible entre la rugosidad y la pérdida de inserción. A la banda de 30 ghz, la eficiencia de blindaje de la cinta con lámina de cobre calandrada de baja rugosidad puede ser 12 - 15 dB mayor que la cinta de aluminio normal.
Para las cintas de cobre de guía única, esto significa que si solo se miran la resistencia de la superficie de corriente continua y la eficiencia de blindaje por debajo de 1 GHz en la selección, la pérdida de inserción de las cintas en la banda por encima de 10 GHz puede ser mucho mayor de lo esperado, y esta pérdida no desaparecerá porque El proceso de montaje "está haciendo lo correcto". Es un atributo inherente a la morfología de la superficie de la lámina de cobre y solo se puede gestionar seleccionando sustratos de baja rugosidad.
Segunda fuente de pérdida de alta frecuencia: las características dieléctrico de la capa de caucho participan en la formación de Resistencia
La superficie adhesiva de la cinta Guía única está aislada, pero esto no significa que la capa adhesiva sea "eléctrica y transparente" a alta frecuencia. Como capa dieléctrica entre la lámina de cobre y el sustrato pegado, la constante dieléctrica DK y el factor de pérdida DF de la capa adhesiva afectarán la capacidad parasitaria cerca de la estructura de tierra, lo que a su vez cambiará la resistencia característica de la línea de transmisión.
En escenarios de baja frecuencia, las características dieléctrico de la capa de pegamento tienen poco impacto en la "conducción", ya que la corriente eléctrica no pasa por la capa de pegamento. Pero en escenarios de alta frecuencia, incluso si la capa de pegamento no conduce electricidad, todavía participa en la distribución de campos magnéticos. Las fluctuaciones de la capa de pegamento DK modular el capacitor equivalente de la línea de transmisión, y el aumento de la DF introducirá pérdidas aislantes adicionales. Los productos de vanguardia controlan la fluctuación dieléctrica de alta frecuencia de la capa adhesiva dentro del 5% optimizando el sistema de resina y la dispersión del relleno, pero este indicador generalmente no se proporciona en las especificaciones de la cinta Guía única ordinaria.
Esto significa que la pérdida real de inserción de la cinta de cobre de Guía única a alta frecuencia es el resultado de la acción conjunta de "rugosidad de la superficie de la lámina de cobre" y "características dieléctrico de la capa de pegamento". Optimizar solo uno de ellos no es suficiente para controlar el rendimiento general. Al seleccionar el modelo, se debe exigir al proveedor que proporcione datos de pérdida de inserción o datos de película adhesiva dk / DF en la banda objetivo, en lugar de proporcionar solo resistencia de corriente continua y eficiencia de blindaje de baja frecuencia.
Inducción parasitaria del Circuito de tierra: otra restricción de la estructura de Guía única a alta frecuencia
La conducción de la cinta de Guía única solo ocurre en la interfaz de presión entre la superficie de la lámina de cobre y la zona de cobre expuesta, y la capa de pegamento no proporciona un canal del eje Z. En la puesta a tierra de baja frecuencia, la consecuencia de esta restricción es que "la superficie adhesiva no se conduce al metal"; En la puesta a tierra de alta frecuencia, la consecuencia va más allá: la longitud y la forma de la ruta de puesta a tierra determinan directamente la inducción parasitaria, que puede presentar una resistencia mucho mayor que la resistencia de contacto de corriente continua a alta frecuencia.
La corriente de retorno del Circuito de alta frecuencia tiende a fluir a lo largo de la ruta con la menor resistencia, en lugar de a lo largo de la ruta "geométricamente más cercana". Si la ruta de puesta a tierra de la cinta Guía única necesita ser eludida, o si el área de contacto entre la lámina de cobre y el plano pegado al suelo es insuficiente, la inducción parasitaria de la ruta de retorno aumentará significativamente, y la resistencia a la puesta a tierra aumentará drásticamente en la Sección de alta frecuencia. En este momento, incluso si la resistencia de contacto DC sigue siendo calificada, la puesta a tierra de alta frecuencia de la cavidad blindada ha fallado. Por lo tanto, la evaluación de la capacidad de puesta a tierra de la cinta de cobre de Guía única en escenarios de alta frecuencia no solo puede ver si "está pegada o no", sino también confirmar si la longitud de la ruta de puesta a tierra es lo más corta posible y si el área de retorno es lo suficientemente grande. Para aquellos casos en los que es necesario cruzar o doblar, la cinta de Guía única puede lograr la puesta a Tierra girando la lámina de cobre para que la superficie de la lámina de cobre entre en contacto con la superficie de la lámina de cobre, pero la consistencia de la construcción es mucho menor que la cinta de guía doble, y las Medidas adicionales de compresión y verificación son necesarias en el proyecto.
Degradación a largo plazo: la pérdida de alta frecuencia y la resistencia al contacto son dos canales de atenuación independientes
La pérdida de inserción de alta frecuencia y la eficiencia de blindaje medida por la cinta de cobre de Guía única en la etapa inicial de la instalación no representan el Estado durante el período de servicio. La pérdida de alta frecuencia está determinada principalmente por la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre y las características dieléctrico de la capa adhesiva, que se fijan básicamente después de la selección del material; La resistencia al contacto, por su parte, se deriva con el envejecimiento de la capa de caucho y los cambios en el Estado de la interfaz.
Un estudio sobre el almacenamiento de cintas conductoras a altas temperaturas a 110 ° C da una clara ruta de degradación: las cintas como ruta de retorno de la señal en la línea de MICROSTRIP aumentan significativamente tanto la resistencia al contacto como la capacidad de contacto después de un almacenamiento a altas temperaturas de 2400 horas, lo que resulta en una disminución de 30 DB en la eficiencia del blindaje magnético por debajo de 500 mhz. la degradación se produce en la interfaz entre la capa adhesiva y el plano de tierra, no en la propia lámina de cobre, por lo que tanto la inspección visual como la inspección por muestreo de la resistencia de corriente continua son difíciles de capturar.
Este punto de datos revela un modo de falla que no se puede encontrar en la inspección de materiales entrantes a temperatura ambiente. Las 2.400 horas equivalen aproximadamente a 100 días de trabajo continuo a 110 ° c o a un tiempo de servicio más largo después de la conversión por ciclo de temperatura. En la electrónica automotriz, las unidades de radiofrecuencia de la Estación base y los equipos industriales, tales órdenes de exposición térmica no son infrecuentes. Cuando la resistencia de contacto aumenta y la capacidad de contacto aumenta, la puesta a tierra de la cavidad blindada ya no es de baja resistencia, la corriente de alta frecuencia no puede encontrar una ruta de retorno suave, y la eficiencia del blindaje disminuye. Para la cinta guía única, el envejecimiento de la capa adhesiva también afectará la presión de contacto entre la superficie de la lámina de cobre y la zona de cobre expuesta, el adhesivo sensible a la presión se suavizará o arrastrará a altas temperaturas continuas, el área de contacto efectiva se reducirá y la resistencia de contacto aumentará.
Juicio de selección a partir del control de Resistencia
En primer lugar, elija el proceso de lámina de cobre por la banda de frecuencia objetivo, en lugar de "si es cobre".
Si la frecuencia de funcionamiento del escenario de aplicación es inferior a 1 ghz, el impacto de la rugosidad de la lámina de Cobre electrolítico en la eficiencia del blindaje es relativamente limitado, y el costo y la procesabilidad pueden ser consideraciones más prácticas. Si la ruta de puesta a tierra o blindaje implica señales de más de 3 ghz, especialmente en la banda de ondas milimétricas, se debe dar prioridad a la lámina de cobre calandrado o a la lámina de Cobre electrolítico de perfil ultra bajo (hvlp / rtf), y se debe exigir al proveedor datos sobre la pérdida de inserción o la rugosidad de la superficie (rz / ra) bajo la banda objetivo, en lugar de proporcionar solo resistencia DC y eficacia de blindaje de baja frecuencia.
En segundo lugar, incorporar las características dieléctrico de la capa adhesiva en la selección de alta frecuencia en lugar de considerarla como una "capa adhesiva no conductora"
Se requiere que el proveedor proporcione datos DK y DF de la capa de caucho en la banda objetivo (por ejemplo, 1 - 40 ghz), o al menos proporcione la curva medida de pérdida de inserción de la estructura que contiene la capa de caucho. Si el proveedor solo puede proporcionar resistencia superficial de la propia lámina de cobre, su capacidad de predicción de la resistencia de alta frecuencia es limitada. Los productos cuya fluctuación dieléctrica de la capa de caucho se controla dentro del 5% son mejores que las cintas convencionales no optimizadas En consistencia de resistencia.
En tercer lugar, en el escenario de puesta a tierra de alta frecuencia, la "inducción de la ruta de retorno" se utiliza como un término de verificación independiente, en lugar de asumir que "hay una baja resistencia cuando se pega".
El camino de puesta a tierra debe ser lo más corto posible para evitar desvíos; El área de contacto de la lámina de cobre con el plano pegado al suelo debe ser lo suficientemente grande como para reducir la inducción parasitaria. En los casos en que sea necesario cruzar o doblar, la consistencia de construcción de la cinta de Guía única es menor que la de la cinta de guía doble, y el efecto real debe confirmarse a través de la prueba de parámetros S o la prueba de resistencia a tierra en la etapa de muestra, en lugar de juzgarse solo por la conexión de corriente continua.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de producto de cinta de cobre de Guía única cubre el sustrato de Cobre electrolítico y calandrado, que puede proporcionar diferentes niveles de rugosidad de la superficie de acuerdo con la banda de frecuencia objetivo, y la resistencia de la superficie de la lámina de cobre se controla en la magnitud ≤ 0,05 Omega / m2.
El producto puede proporcionar datos de constante dieléctrica y factor de pérdida de la capa de pegamento en la banda objetivo, apoyar la evaluación de medición de muestras de pérdida de inserción de alta frecuencia, y puede proporcionar sugerencias de forma de troquelado y proceso de montaje de acuerdo con el diseño de la ruta de puesta a tierra. Adecuado para escenarios como el blindaje local fpc, la puesta a tierra de la cavidad blindada y la ruta de retorno de la interfaz digital de alta velocidad. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.