TMM10 против алюминия: почему выбрать этот термосет Dk 9.2 для миниатюрных микроволновых схем?

Что такое Роджерс ТММ10?

Rogers TMM10 — это термореактивный микроволновый ламинат с высокой диэлектрической постоянной (Dk 9,20), предназначенный для миниатюризации схем и приложений с высокой надежностью. Он сочетает в себе электрические характеристики керамических подложек с технологичностью термореактивных материалов, не требуя специальных технологий обработки ПТФЭ. TMM10 позволяет уменьшить размер пассивных компонентов до 70% по сравнению с материалами с низким Dk, что делает его идеальным для спутниковой связи, GPS-антенн, тестеров микросхем и в качестве прямой замены подложек из оксида алюминия.

Ключевые выводы

Введение

При проектировании высокочастотных схем важной задачей является достижение значительной миниатюризации схемы при сохранении отличных электрических и тепловых характеристик. Rogers TMM10 — часть семейства TMM® (термореактивных микроволновых материалов) — решает эту проблему благодаря высокой диэлектрической проницаемости 9,20 ± 0,230 в сочетании с низкими потерями, исключительными термическими свойствами и простотой обработки термореактивных материалов.

TMM10 — это керамический, углеводородный, термореактивный полимерный композит, разработанный для обеспечения высокой надежности сквозного покрытия (PTH) в полосковых и микрополосковых системах. Благодаря высокому Dk TMM10 обеспечивает существенную миниатюризацию схемы, уменьшая размер пассивных компонентов, таких как ответвители, фильтры и резонаторы, до 70% по сравнению с обычными материалами с низким Dk. Это делает его идеальной заменой подложек из оксида алюминия во многих областях применения, обеспечивая при этом превосходную технологичность и механические свойства.

В отличие от керамических подложек, TMM10 не требует специальных технологий производства. В его основе лежит термореактивная смола, которая не размягчается при нагревании, что обеспечивает надежное соединение проводов без подъема контактной площадки. Его коэффициент теплового расширения (КТР), близкий к медному, обеспечивает исключительную надежность PTH, а его теплопроводность 0,76 Вт/м·К — примерно вдвое больше, чем у традиционных ламинатов из ПТФЭ/керамики — способствует эффективному отводу тепла в энергоемких приложениях.

Свойства ламината ТММ10

Высокая теплопроводность

Имея теплопроводность 0,76 Вт/м/К, TMM10 примерно в два раза превышает теплопроводность традиционных ламинатов из ПТФЭ/керамики. Это способствует эффективному отводу тепла от усилителей мощности и других мощных радиочастотных схем, продлевая срок службы компонентов и повышая надежность.

Преимущества термореактивных материалов перед ПТФЭ и керамикой

В отличие от материалов на основе ПТФЭ, термореактивная смола ТММ10:

Не размягчается при нагревании – позволяет склеивать провода без подъема контактной площадки.

Не требует обработки натанатом натрия – упрощает процесс химического нанесения покрытия.

Противостоит ползучести и хладотекучести – Сохраняет стабильность размеров при механических нагрузках

Обеспечивает стабильную производительность при любых температурах обработки.

Менее хрупкий, чем керамические подложки. Легче обращаться и обрабатывать.

Стандартные размеры панелей и облицовка

Пример конструкции односторонней печатной платы

Чтобы продемонстрировать практическое применение TMM10, ниже приведен полный пример конструкции односторонней печатной платы. Односторонние конструкции обычно используются в приложениях TMM10, где сложность схемы ниже, но миниатюризация и производительность имеют решающее значение.

Технические характеристики конструкции печатной платы

Наблюдения за дизайном

Эта односторонняя плата (99,05 × 56,9 мм) отличается умеренным количеством компонентов и высокой плотностью переходных отверстий. Ключевые наблюдения включают в себя:

Односторонняя конструкция – упрощает изготовление и снижает стоимость; типично для многих радиочастотных и микроволновых приложений, где компоненты расположены с одной стороны

Толщина диэлектрика 60 мил (1,524 мм) – обеспечивает надежную механическую прочность и контролируемый импеданс для микроволновых цепей.

Отделка поверхности OSP — органический консервант для пайки, обеспечивающий превосходную паяемость и не содержащий никеля; идеально подходит для применений, где золото/никель не требуется или может вызвать нежелательные эффекты

Отсутствие паяльной маски – сохраняет характеристики термореактивного материала с низкими потерями.

Отсутствие шелкографии – поддерживает чистоту радиочастотной поверхности.

Высокий Dk TMM10, равный 9,20, обеспечивает существенную миниатюризацию схемы; компактная конструкция фильтра и соединителя

Большое количество переходных отверстий (27 переходных отверстий) – отражает строгие требования к заземлению/экранированию для высокочастотных конструкций с высоким Dk.

Термореактивные свойства TMM10 – надежное соединение проводов и превосходная надежность PTH

Соответствие классу IPC-2 – обеспечивает надежность для коммерческих и аэрокосмических приложений.

Основные моменты производственного процесса

Никакой специальной обработки — TMM10 может быть изготовлен с использованием всех распространенных процессов изготовления печатных плат; обработка натанатом натрия не требуется

Одностороннее изготовление – упрощенная обработка; сниженная стоимость по сравнению с двусторонними конструкциями

Химическая стойкость – устойчивость к травителям и растворителям, используемым при производстве печатных плат.

Превосходная надежность PTH – КТР, соответствующий меди, обеспечивает надежную металлизацию сквозных отверстий.

Возможность точного шага — дорожка/интервал 4/5 мил поддерживает радиочастотные конструкции с высокой плотностью

100% электрические испытания – гарантируют функциональную целостность каждой платы

Приложения

-тестеры чипов

-диэлектрические поляризаторы

-системы спутниковой связи

-GPS-антенны, патч-антенны и т. д.

В1: Какова диэлектрическая проницаемость TMM10?

О: TMM10 имеет технологическую диэлектрическую проницаемость 9,20 ± 0,230 при частоте 10 ГГц (полосковый метод). Расчетное значение Dk составляет примерно 9,8 для практических целей проектирования схем.

Вопрос 2: Чем TMM10 отличается от подложек из оксида алюминия (керамики)?

О: TMM10 обладает такими же электрическими характеристиками, что и оксид алюминия (высокий Dk ~9–10), но имеет значительные преимущества: он менее хрупок, его легче обрабатывать с использованием стандартных технологий печатных плат, его КТР лучше соответствует меди и не требует специального обращения. ТММ10 является прямой заменой оксида алюминия во многих областях применения.

В3: Требуется ли для TMM10 обработка натанатом натрия перед нанесением покрытия?

Ответ: Нет. В отличие от материалов на основе ПТФЭ, ТММ10 представляет собой термореактивный материал, который не требует обработки натанатом натрия перед химическим нанесением покрытия. Это упрощает изготовление и снижает стоимость.

В4: Какова теплопроводность TMM10?

О: TMM10 имеет теплопроводность 0,76 Вт/м·К в направлении Z, что примерно в два раза выше, чем у традиционных ламинатов из ПТФЭ/керамики (обычно 0,26–0,35 Вт/м·К). Это обеспечивает эффективный отвод тепла в энергоемких приложениях.

В5: Подходит ли TMM10 для склеивания проводов?

А: Да. TMM10 основан на термореактивной смоле, которая не размягчается при нагревании, что обеспечивает надежное соединение проводов без подъема контактной площадки или деформации подложки.

В6: Какая толщина доступна для TMM10?

О: TMM10 доступен со стандартной толщиной от 0,015 до 0,500 дюйма с шагом 0,0015 дюйма. По запросу могут быть доступны нестандартные толщины.

Вопрос 7: Каков диапазон рабочих температур TMM10?

A: TMM10 имеет температуру разложения (Td) 425°C и стабильные электрические характеристики от -55°C до +125°C с TCDk -38 ppm/°K. Он совместим с бессвинцовыми процессами.

Вопрос 8: Для каких приложений лучше всего подходит TMM10?

О: TMM10 идеально подходит для тестеров микросхем, систем спутниковой связи, GPS/патч-антенн, диэлектрических поляризаторов, а также в качестве замены подложек из оксида алюминия, где требуется высокий Dk и миниатюризация схемы.

Вопрос 9: Можно ли обрабатывать TMM10 с использованием стандартных технологий изготовления печатных плат?

А: Да. TMM10 может быть изготовлен с использованием всех распространенных процессов PWB (печатных плат). Никаких специальных технологий производства не требуется.

Вопрос 10: Какие варианты медной облицовки доступны?

О: TMM10 доступен с электроосажденной медью (EDC) весом ½ унции (18 мкм) и 1 унции (35 мкм). Также доступны варианты с обшивкой из тяжелого металла и без нее.

Заключение

Ламинаты Rogers TMM10 предлагают убедительное сочетание высокой диэлектрической проницаемости (9,20 ± 0,230), низких потерь (0,0022 при 10 ГГц) и исключительной термореактивной надежности — и все это без особых требований к обработке материалов на основе ПТФЭ или проблем с обращением с хрупкими керамическими подложками. Благодаря КТР, соответствующему меди (21/21/20 ppm/K), теплопроводности 0,76 Вт/м·К и термореактивной смоле, обеспечивающей надежное соединение проводов, TMM10 идеально подходит для требовательных высокочастотных применений с высоким Dk.

Ключевые преимущества включают в себя:

Высокий Dk 9,20 – обеспечивает миниатюризацию схемы до 70 %; заменяет подложки из оксида алюминия

Низкие потери (Df = 0,0022) – поддерживает целостность сигнала в микроволновых цепях.

Термореактивная смола – не размягчается при нагревании; надежное соединение проводов; нет подъема колодки

CTE соответствует меди – отличная надежность PTH; низкая усадка при травлении

Высокая теплопроводность (0,76 Вт/м·К) – Эффективный отвод тепла; примерно в 2 раза лучше, чем ламинаты из ПТФЭ/керамики

Не требуется обработка ПТФЭ – обработка натанатом натрия не требуется; все распространенные процессы PWB

Широкий диапазон толщины – доступен от 0,015 до 0,500 дюйма.

TCDk -38 ppm/°K – стабильное значение Dk при любой температуре для надежной работы по фазе

Независимо от того, используется ли TMM10 в системах спутниковой связи, GPS-антеннах, чип-тестерах или в качестве прямой замены подложек из оксида алюминия, он обеспечивает надежную, высокопроизводительную основу для проектирования компактных высокочастотных схем.