Толщина металлизации печатных плат, На что влияет в микрополосковой линии? Опции

[Stefan1]

Добрый день.

Подскажите пожалуйста, на что влияет толщина металлизации печатных плат в микрополосковой линии (надежность, теплоустойчивость и т.д.)?
По расчету в программах типа TXLINE на электрические свойства почти не влияет.

[Prostograf]

Добрый день.

Подскажите пожалуйста, на что влияет толщина металлизации печатных плат в микрополосковой линии (надежность, теплоустойчивость и т.д.)?
По расчету в программах типа TXLINE на электрические свойства почти не влияет.

Тут все просто. Первое, в микрополосковых линиях толщина меди 18 мкм или 35 мкм ни на что не влияет, ни на 50 Ом, ни на потери.
разница доли процента.

Но медь имеет свойство окисляться и чтобы защитить ее от окисления плату покрывают финишным покрытием. Несколько вариантов, оловом, иммерсионным серебром или иммерсионное золото. Без финишного покрытия платы не делают.

И здесь начинается интересное. До 2 ГГц в принципе все равно какое финишное покрытие. А вот после 2 Гц становится критично и чем выше частота тем сильнее влияние финишного покрытия. Олово и золото дают большие потери на высоких частотах. Олово потому что проводимость хуже чем у меди, а золото, потому что наносится на подслой никеля. ну то есть сначала 5 мкм никеля, а затем 0.1 мкм золото. А никель очень плохо для проводимости.

Это вам и пытались объяснить.

На самом деле до 3 ГГц можно не парится с толщиной и финишным покрытием платы.

Ах да, чем толще медь тем микрополосковая линия сильнее отличается от прямоугольника. Любой проводник из-за неравномерности протрава имеет трапецеидальный вид. На самом деле это все сказывается на высоких частотах (выше 4 ГГц) при расчетах фильтров. А при расчете 50 ОМ линия скажется слабо 0.1-1 % погрешности.

И кстати, ток в микрополосковой лини течет по всей поверхности. Это заблуждение, что весь ток течет по поверхности меди над диэлектриком. Поле, если посчитать в НFSS распространяется не только в диэлектрике, но и в воздухе над проводником.

[Redcrusader]

Мое ИМХО тоже, чем толще микрополосок (35 мкм > 18 мкм), тем сильнее влияет подтрав краев микрополоска. При желании ЭТО надо учитывать.
Ну, и конечно, от тока который течет по проводнику. При этом надо брать не 1 толщину скин слоя, а 3...4 толщины!

И кстати, ток в микрополосковой лини течет по всей поверхности. Это заблуждение, что весь ток течет по поверхности меди над диэлектриком. Поле, если посчитать в НFSS распространяется не только в диэлектрике, но и в воздухе над проводником.

Здесь можно поспорить!
Основная концентрация поля между "землёй" и нижней стороной микрополоска. Там и тока течет больше. Верхняя сторона микрополоска будет влиять только на потери. А т.к. там ток гораздо меньше, то и потери будут меньше (можно не учитывать).
Только у меня остается вопрос, "нафиг" покрывать микрополосок серебром-золотом, если ток течет по внутренней стороне микрополоска?
Только для красоты!

Варианты: для Заказчика; чтобы потом паять что-то сверху было легче через N-лет; ......

А реально, можно в НFSS и т.д. "поиграться" с разными покрытиями и посмотреть.
Все Калькуляторы считают по эмпирическим формулам, которые экспериментально были выведены в прошлом веке. Думаю, что с покрытием там сильно не заморачивались. Покрытие брали которое теоретически считали лучшим.

[Aner]

...
Здесь можно поспорить!
Основная концентрация поля между "землёй" и нижней стороной микрополоска. Там и тока течет больше. Верхняя сторона микрополоска будет влиять только на потери. А т.к. там ток гораздо меньше, то и потери будут меньше (можно не учитывать).
...

Думаю таки заблуждаетесь. На нижней стороне микрополоска тока не течет больше. С чего бы? Из-за концентрации силовых линий эм поля, нет. Если считать как вы, то получается, что по нижней стороне микрополоска, там где эпсилон под ~4, скорость распростанения должна быть ниже почти в два раза, чем на поверхности. Чего не наблюдаем. Диэлектрик вытакливает протекание тока на границу раздела, там где эпсилон минимальный. Как думаете (если не знаете, загуглите для ликбеза) почему требуют соблюдать жоще правила 3W на топ/боттоме для микрополосков, чем на внутренних слоях платы? Да и просто поиграйтесь с калькуляторами Si8000, Si9000 увидите разницу для микрополоска для внутренних слоёв, внешних слоёв. Там в расчете два эпсилона для внешнего слоя, для внутренних один.

[uve]

Думаю таки заблуждаетесь. На нижней стороне микрополоска тока не течет больше. С чего бы?

Если провести моделирование полоска в HFSS и вывести картину магнитуды поверхностных токов. То видно что на внутренней стороне полоска величина магнитуды примерно на порядок больше, чем на внешней стороне полоска. На внешней стороне токи сосредоточены только на краях линии.

[Aner]

Если провести моделирование полоска в HFSS и вывести картину магнитуды поверхностных токов. То видно что на внутренней стороне полоска величина магнитуды примерно на порядок больше, чем на внешней стороне полоска. На внешней стороне токи сосредоточены только на краях линии.

Ну, что uve нет результата от тебя. Все же думаю некорректно тобой написано! Сам прикинь примеры. Да и HFSS по классике считает, игнорируя Макса. Как такое возможно прокинуть скин-эффект, игнорнуть уважаемого Планка! ... Магнитуды примерно на порядок больше. И что с того порядка магнитуд толку? С чего это вдруг Ом-Максвел-Планковскому току течь неравноверно, притягиваясь примерно на порядок больше ко внутренней стороне с эпсилон около 4 единиц? uve Физика вас не понимает.

Вот, это и наблюдаем. Укорочение длины волны в соответствии с эффективной диэлектрической проницаемостью (но не в 4,3 раза).
И, я всегда считал, что диэлектрик не "выталкивает", а "втягивает". А, то бы у меня микроволновка на кухне не работала бы как надо. :-)

А, "Там в расчете два эпсилона для внешнего слоя, для внутренних один."
Потому что, внутри полосковая линия - в расчете эпсилон диэлектрика =4, а на внешних сторонах уже микрополосковая линия - два диэлектрика =1 и =4.

Мимо кассы, математику и физику процесса ликбезируйте. Примерно корень из эпсилон падение скорости в диэлектрике потив воздуха (вакуума). То есть в среде при эпсилон 4 единицы скорость распространения эмв падвет в два раза. Или длина волны в такой среде сокращается вдвое. Ну почитайте классику Тамма! Как это среда с торможением может "втягивать"!? Отвлеченная аналогия - вы же пробегая вдоль реки не бросатетесь в воду, чтобы быстрее доплыть зафиксированную дистанцию. Пробежать зафиксированную дистанцию получится быстрее чем плыть! Или у вас все по другому? При чём тут микроволновка? Мы тут про физику распространения эмв в микрополоске, а не по вашу ши...ю!

[uve]

Ну, что uve нет результата от тебя. Все же думаю некорректно тобой написано! Сам прикинь примеры. Да и HFSS по классике считает, игнорируя Макса.

Добрый день, Aner. Сразу не ответил - работы много. Я всегда считал, что в HFSS в расчёте программы учтён скин-эффект, поэтому никаких установок по этому вопросу не делал. Рассчитал в HFSS , изготовил и отстроил на приборах не одну сотню антенн. С измерениями расчёты сходятся не плохо. Не думаю, что не следует доверять расчётам в этой проге. Полосок в HFSS Вам не составит труда смоделировать самому. Посмотрите на скринах вид полоска с поверхностными токами на частоте 868 MHz: ( FR4 не видим,как и Ground, это симметричная половина полоска - пл. симм. XZ)

Сообщение отредактировал uve - Dec 28 2017, 07:33

[Aner]

Добрый день uve! В HFSS да и в других считалках в расчёте не учтён скин-эффект и еще много других квантовых эффктов, там же Максвелловская классика на "эмпирике" только. Для того там эти различные "меши" и нужны при расчетах.

[uve]

Добрый день uve! В HFSS да и в других считалках в расчёте не учтён скин-эффект и еще много других квантовых эффктов, там же Максвелловская классика на "эмпирике" только. Для того там эти различные "меши" и нужны при расчетах.

Если он не учитывает скин-эффект, как же он может посчитать потери в металле и КПД антенны?

[Aner]

Если он не учитывает скин-эффект, как же он может посчитать потери в металле и КПД антенны?

КПД считает приблизительно, по разному, иногда неверно. Особенно заметно, если ошибиться при настройках сетки. КПД расчетное так себе, оно реальное только при съеме в камере.
Потери в металле по формулам, классика же, алгебра, тригонометрия, интеграллы, дифуры.

Я рассуждал по другому: раз есть расчёт параметра Gain, значит должен быть и расчёт потерь. А значит есть и учёт толщины слоя металла по которому протекает ВЧ ток.

Там давно уж как квантовая физика обяснила все процессы, классика не в силах. Для большинства инженерных расчетов достаточно классического подхода, но проблемы есть.