Prostredníctvom spoločného návrhu výberu materiálu, optimalizácie tepelného manažmentu, návrhu elektromagnetickej štruktúry a presného riadenia procesu môžu vysokofrekvenčné dosky plošných spojov systematicky spĺňať prísne požiadavky vysokofrekvenčných a mikrovlnných vysokovýkonných zosilňovačov-, pričom riešia tri hlavné bolestivé body straty signálu, tepelného zlyhania a nesúladu impedancie pri vysokom výkone.
Výber základného substrátu: Vyváženie vysokofrekvenčného výkonu a tepelnej vodivosti
Základným protikladom vysoko{0}}výkonových zosilňovačov je rovnováha medzi nízkou stratou signálu a vysokou schopnosťou odvádzať teplo a podľa toho je potrebné vybrať vhodné dosky
Scenáre PA s malým a stredným výkonom: Uprednostňuje sa Rogers RO4350B s tepelnou vodivosťou 0,69 W/m · K, Dk@10GHz =3.48, Df@10GHz =0.0037, tepelná vodivosť je dvojnásobná v porovnaní s bežným FR-4 a je kompatibilná s konvenčnými výrobnými procesmi PCB, čím sa dosahuje rovnováha medzi výkonom a nákladmi.
Scenár vysokovýkonného vysokofrekvenčného/mikrovlnného žiarenia: Zvolený je RT/duroid 6035HTC s tepelnou vodivosťou 1,44 W/m · K, čo je 2,4-násobok štandardných vysokofrekvenčných materiálov. Je navrhnutý špeciálne pre výkonové zosilňovače s-vysokou hustotou výkonu a dokáže rýchlo exportovať husté teplo výkonových elektrónok GaN.
Scenár malého PA modulu: Pomocou Rogers TMM10, Dk{1}} môže výrazne znížiť veľkosť siete prispôsobenia 1/4 vlnovej dĺžky s tepelnou vodivosťou 0,76 W/m · K, čím sa vyrovnávajú požiadavky na miniaturizáciu a odvod tepla.
Výber medenej fólie: Vysoko-cesta signálu využíva ultra-nízkoprofilovú medenú fóliu (HVLP, Rz<2 μ m) to suppress conductor loss caused by skin effect; The high current carrying path uses 2oz-4oz thick copper foil to enhance the current carrying capacity.
Návrh systému tepelného manažmentu: Eliminácia tepelného zlyhania energetických zariadení
Účinnosť odberu zariadení GaN vo vysoko{0}}výkonových zosilňovačoch je iba 50 % -65 % a 35 % – 50 % spotreby energie sa premieňa na teplo, čo si vyžaduje vybudovanie viacúrovňových kanálov na odvádzanie tepla:
Základná schéma odvodu tepla: Pod tepelnou podložkou napájacej trubice je usporiadané pole s vysokou{0}}hustotou tepelných priechodných{1}}dier s priemerom 0,2-0,3 mm a otvory sú plne metalizované, aby priamo odvádzali teplo do spodnej veľkoplošnej uzemňovacej medenej vrstvy, čím sa znižuje tepelný odpor o viac ako 40 %.
Riešenie s vysokým výkonom: Vďaka technológii vložených medených mincí sú bloky z čistej medi vložené do inštalačnej polohy napájacích zariadení PCB a teplo sa môže priamo prenášať cez dielektrickú vrstvu na export, čo je vhodné pre scenáre s ultra-vysokou hustotou tepelného toku nad 10 W/cm².
Optimalizácia rozmiestnenia: Sústreďte rúrky s vysokým vykurovacím výkonom na okraj dosky plošných spojov v blízkosti externého chladiča, aby ste zabránili koncentrácii horúcich miest; Medená fólia napájacej cesty čiastočne otvára okná, aby odkryla meď, a je priamo spojená s vonkajšou štruktúrou odvádzania tepla prostredníctvom tepelne vodivého silikónového maziva, čím sa ďalej znižuje tepelný odpor rozhrania.
Optimalizácia elektromagnetickej štruktúry: zabezpečenie integrity a stability signálu
Zodpovedajúca sieť vysokovýkonných{0}}zosilňovačov je mimoriadne citlivá na kolísanie impedancie a vyžaduje precízny štrukturálny návrh na potlačenie odrazu signálu a vlastného budenia
Prísna kontrola impedancie: Charakteristická tolerancia impedancie 50 Ω je riadená v rozmedzí ± 5 % a mikropásiková linka 1/4 vlnovej dĺžky je vopred modelovaná a kalibrovaná pomocou softvéru na simuláciu elektromagnetického poľa (HFSS), aby sa predišlo teplotným zmenám spôsobujúcim posun Dk a kompenzáciu zodpovedajúcej siete.
Konštrukcia uzemnenia a tienenia: Pri použití viacvrstvovej sendvičovej štruktúry „signal ground signal“ na viacvrstvovej doske je pod jadrom výkonového zosilňovača umiestnená úplná a nerozdelená zemniaca rovina; Kovové ploty sú usporiadané na oboch stranách signálovej cesty, aby izolovali presluchy medzi rôznymi kanálmi zosilňovača a potláčali samovoľne budené oscilácie spôsobené parazitnou väzbou.
Balenie a optimalizácia: Minimalizujte plochu výkonového tranzistorového bloku podľa výsledkov simulácie, aby ste znížili parazitnú kapacitu; Vysokorýchlostný{0}}signál cez-dieru využíva technológiu spätného vŕtania, aby sa eliminovali nadbytočné zvyškové medené stĺpiky a zabránilo sa rezonančným bodom vo frekvenčnom pásme nad 20 GHz, ktoré môžu spôsobiť kolaps zisku.
Presné riadenie procesu: dosiahnutie vysokej spoľahlivosti hromadnej výroby
Povrchová úprava: Technológia nanášania striebra sa uprednostňuje pre vysoko{0}}frekvenčné signálové cesty, čím sa znižuje strata vodiča o 0,2 dB v porovnaní s nanášaním zlata/palec@10 GHz. Zároveň zaistite plochosť spájkovacích plôšok a vyhnite sa prekročeniu miery dutín pri zváraní zariadení s vysokým-výkonom.
Presnosť laminovania: Prísne kontrolujte toleranciu hrúbky dielektrickej vrstvy v rozmedzí ± 0,02 mm, aby ste zabezpečili konzistentnosť impedancie; Zmiešaná lisovacia doska PTFE a FR-4 využíva postupný proces zahrievania a lisovania, aby sa zabránilo delaminácii a odchýlke dielektrickej konštanty.
Environmentálne overenie: Hotová doska prešla 100 teplotnými cyklami od -40 stupňov do +85 stupňov, aby sa overilo, že kolísanie výstupného výkonu výkonového zosilňovača je menšie ako 0,5 dB pri rôznych teplotách, čo spĺňa požiadavky drsných pracovných podmienok, ako sú vonkajšie základňové stanice a radary namontované vo vozidle.