RO4003 огромные потери!, Слезы. Опции

[__Sergey_]

Добрый день!
Делаем схемы на RO4003 0.203мм уже не одну, и всегда потери получались великоваты, но как-то с этим мирились списывая на прочие факторы. В последней схеме это стало критично, я померил затухание и прослезился... Потери в полоске оказались в 4 раза больше, чем по спецификации - почти как в FR-4! Перемерил разные платы из разных партий, полученные на протяжении последних трех лет - везде такая картина. Платы делались в китае на Fastprint.
Промерил свои платы на RO4350 от того же фастпринта - все соответствует.

Радость только в том, что теперь я знаю почему у большинства моих устройств параметры слегка не дотягивали до рассчетных.
Сталкивались ли вы с такой проблемой? И как ее решить - отказаться от 4003?

Сообщение отредактировал __Sergey_ - Aug 8 2014, 14:53

[Zadorik]

В продолжение темы с иммерсионным золотом. Эту тему мы уже многократно обсуждали в этом форуме.
Золото - зло. Под ним лежит 6-8 микрон никеля, золота совсем немного и толщина его слоя не контролируется, от 0,1 до 0,5. Часть тока попадает в никель, у которого большое сопротивление. Отсюда потери. Причем, так как слой золота от платы к плате разный по толщине, то и потери будет разными. Используйте серебро.

Спрашивали про 4 гига. Запросто может быть ответом. Скин-слой большой.

[rloc]

В продолжение темы с иммерсионным золотом. Эту тему мы уже многократно обсуждали в этом форуме.
Золото - зло. Под ним лежит 6-8 микрон никеля, золота совсем немного и толщина его слоя не контролируется, от 0,1 до 0,5. Часть тока попадает в никель, у которого большое сопротивление. Отсюда потери. Причем, так как слой золота от платы к плате разный по толщине, то и потери будет разными. Используйте серебро.

Спрашивали про 4 гига. Запросто может быть ответом. Скин-слой большой.

Для 1 ГГц скин-слой составляет примерно 2 мкм, для 10 ГГц - примерно 0.7 мкм. С учетом того, что бОльшая часть поля сосредоточенна в диэлектрике (с нижней стороны полоска), то даже толщины меди в 18 мкм должно быть достаточно, чтобы никель не оказывал существенного влияния. В худшем случае можно ожидать, что медь не совсем чистая, точнее она должна быть очень грязной, поскольку степень влияния диэлектрических потерь и удельной проводимости для RO4003 примерно одинаковы.

[Zadorik]

Для 1 ГГц скин-слой составляет примерно 2 мкм, для 10 ГГц - примерно 0.7 мкм. С учетом того, что бОльшая часть поля сосредоточенна в диэлектрике (с нижней стороны полоска), то даже толщины меди в 18 мкм должно быть достаточно, чтобы никель не оказывал существенного влияния.

В учебниках конечно так и пишут, но в жизни все не совсем так.
Можно набрать эту несложную структуру в HFSS и убедиться.
Мы много плат выкинули из-за этого фокуса. Толщина слоя золота не контролируется, а насколько скин-слой попал в никель - влияние на потери существенное, каждые 0,1 мкм важны.
С одной партии можно получить платы с совершенно разными коэффициентами передачи (как амплитуда, так и фаза). И это не пространные рассуждения, все это выстрадано)

Сообщение отредактировал Zadorik - Aug 24 2014, 12:30

[rloc]

насколько скин-слой попал в никель - влияние на потери существенное, каждые 0,1 мкм важны.

Промоделировал в MWO на частоте 4 ГГц - заметного влияния при толщине никеля 5 мкм и меди 18/35 мкм не заметил, существенное падение добротности (2 раза) было при толщине меди 5 мкм. Моделировал на полуволновом полосковом резонаторе со слабой связью с зондом, связь при каждом эксперименте подстраивал до одного уровня.

[EUrry]

Промоделировал в MWO на частоте 4 ГГц - заметного влияния при толщине никеля 5 мкм и меди 18/35 мкм...

Уже чисто ради интереса... На высокодиэлектрической подложке поле-то точно в основном под полоском, а вот с роджером этим всё-таки... Вы никель как задавали? Учитывали магнитную проницаемость?

[rloc]

Вы никель как задавали? Учитывали магнитную проницаемость?

Да, про магнитную забыл. А задавал так: медь 18 мкм - диэлектрик 0.1 мкм - никель 5 мкм. За счет малой толщины прослойки два металла по высокой частоте работают как единое целое, волновое сопротивление пренебрежимо мало.

Updated.
Добавил магнитную проницаемость для никеля mu=40 - ничего не изменилось. Таким образом, по результатам моделирования в MWO (за 100% достоверность не ручаюсь, надо проверять в других программах), на 4 ГГц потери за счет удельных потерь в скин-слое начинают расти примерно с 5 мкм, причем достаточно резко. С мелкой дискретизацией по толщине проверять тоскливо, мне хватило шага 35 - 18 - 10 - 5 мкм. Согласен, 5 мкм - это несколько больше, чем получается по формуле из Википедии - порядка 1 мкм, но еще далеко до 18 мкм. А почему стал проверять - было много плат с разными покрытиями - золото, олово, серебро, и не замечал существенных отклонений по потерям. Пока для себя отметил - слой никеля не нормируется и достаточно сильно влияет на смещение по частоте и краевую связь с другими полосками, поэтому по возможности его нужно исключать. Возможно на некоторых моих полосковых фильтрах смещение по частоте было из-за никеля, а я думал на диэлектрик.

Updated2.
В процессе моделирования заметил сильную зависимость от шага сетки (мэширования). В предыдущем эксперименте шаг сетки был 5 мкм, потом задал 3.3 мкм (для меня предел по памяти) и получил меньшие потери с медью толщиной 5 мкм. Вероятно скин-слой тоньше 5 мкм на 4 ГГц.

[MePavel]

Да, про магнитную забыл. А задавал так: медь 18 мкм - диэлектрик 0.1 мкм - никель 5 мкм. За счет малой толщины прослойки два металла по высокой частоте работают как единое целое, волновое сопротивление пренебрежимо мало.

Вы не могли бы выложить файл проекта в MWO?