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?

У редиски и это стали фекить. Насколько всем известно это американский субстрат и никогда проблем не было. Был вариант когда вместо 4003 8mil подсунули 10mil 4350. Но это немец, который полагал что это одно и то же.

Критичные вещи я на арлоне делаю. С расчетом почти совпадает)

Нужно брать как минимум 0.3мм, а лучше 0.4 и выше. На 0.2 проявляются паразитные эффекты на землю

Любопытно, каккого свойства. Есть 4-6mil по логике совсем балной а ведь 6-8mil как раз
то что доктор прописал для 60-70ГГц.

А Вы помоделируйте с компонентами от Modelithics и поймете. Кстати, они с воей библиотеке
подложек для R4003 не предлагают даже 0.3мм. Для дросселей влияние земли при 0.2 мм вообще драматично.

Тихо сползаю под стул... какой моделистик для 60ГГц да даже для 20.

Все модели в той библиотеке построены на выборочном измерении по отдельным номиналам, размерам элементов, толщинам, материалам, размерам контактных площадок и т.д., и все параметры получаются на основе интерполяции/экстраполяции. Толщина будет влиять на волновое сопротивление контактных площадок, они кстати меняются в моделях. Возможно не везде удастся поставить 0805 при толщине 0.3мм, минимальная ширина площадок ограничена размером 1.3мм, а 0402 - вполне, мин. ширина площадок - 0.5мм .

Какое вы используете покрытие? Если иммерсионное золото - это может быть ответом.

Про 60GHz автор вопроса не говорил.

Именно имерсионное золото! А как покрытие может влиять, если оно сверху, а ток снизу весь в меди? Разве что процесс нанесения золота может "загрязнить" диэлектрик.
Я попробую завтра Вашу гипотезу - у меня были платы покрытые серебром в хламе. Еще попробую вырезать полосок из сплошной металлизации (не травленой) и промерить, чтобы точно исключить возможное "загрязнение" в результате травления и покрытия.

Я также не понял как может существенно влиять толщина диэлектрика, если основные потери в диэлектрике а не в проводнике?

Толщина диэлектрика влияет на добротности дросселей-конденсаторов и добавляет паразитные емкости на землю. Потери в диэлектрике определяются тангенсом.
Ток течет по поверхности: т. называемый скин-эффект.
А может китаец сделал плату не на том материале?

>Толщина диэлектрика влияет на добротности дросселей-конденсаторов и добавляет паразитные емкости на землю. Потери в диэлектрике определяются тангенсом.
У меня потери намерились выше в разы (~5) - это нельзя объяснить толщиной диэлектрика. И расчетный тангенс выше в этиже разы.

>Ток течет по поверхности: т. называемый скин-эффект.
Ясное дело, по внешней и внутренней поверхности - а внутри у нас медь, хоть и шероховатая. Как может влиять покрытие на потери, если оно только снаружи?

>А может китаец сделал плату не на том материале?
Врядли, поскольку на вид оно похоже на правду.
Вот у этих друзей получился стольже хреновый результат как и у меня:
http://mpd.southwestmicrowave.com/showImag...ck%20Substrates

Вообще в микрополосковых линиях основной ток сосредоточен со стороны диэлектрика.
И какие всё же частоты? Излучением не пренебрегаете? С достаточно низкой диэлектрической проницаемостью всё-таки диэлектрик. Много поля в воздухе находится. Также на климат стоит обратить внимание при измерениях. Может диэлектрик влаги нахватал.

А как отличить потери в диэлектрике или в меди от потерь на излучение?

По идее на более низких частотах должно меньше излучаться (в зависимости от электрической длины).

Если можно, какие частоты у Вас и фото устройства.
Такое еще может быть от качества соединения платы с корпусом, высоты крышки, если она есть и т.п

Это понятно. Имеется ввиду, какие признаки позволяют однозначно сказать, что проблема именно в материале, а не в неправильном выборе соотношения толщина диэлектрика- ширина линии. Именно для случая материала с неизвестными (не соответствующими описанию производителя) характеристиками. Потому что делать набор линий разной ширнины ( с различным волновым сопротивлением) и сравнивать потери не всегда есть возможность. Или сравнивать микрополоски с копланаром- могут быть проблемы с виасами копланара. Как вариант сравнивать микрополосковую линию с полосковой, где полосковая линия получается накрыванием микрополоска тем же диэлектриком.
Вариант связанных линий для измерения потерь на излучение? Что коллеги посоветуют?

А не может это быть связано с типом медной фольги? На RO4003 есть вариант с электроосажденной медью - electrodeposited copper foil (более рыхлая), и вариант с катанной медью - LoPro Reverse Treated (более плотная структура, рекомендуется для приложений с низкой пассивной интермодуляцией). Могу предположить, что на рыхлой фольге оммические потери будут несколько выше (по аналогии с шероховатостями в волноводе).

Чтобы не сомневаться в диэлектрике неплохо сделать стенд для измерения на основе объемного полого цилиндрического резонатора, разделенного на две половинки. В каждую половинку вводятся зонды, между ними помещается исследуемый материал, а сами они точно соосно совмещаются между собой. К зондам подключается VNA, измеряются потери (добротность) и сдвиг резонансной частоты (зависимости легко просчитываются в CST, при вариациях толщины и диэл. прониц.). За счет высокой добротности резонатора, точность измерения потерь и диэл. прониц. получается на уровне 4-го и 2-го знака после запятой соответственно. Таким образом хорошо отслеживаются тенденции деградации материала.

На 4-х гигах это то же может быть ответом?

когда получали первую коробку с RO4003, на ней честно было написано, что фактический тангенс дельта 0,0038 вместо 0,0027.
но это не увеличивает потери в разы.
помню единственный случай, когда потери увеличились в разы, правда на поликоре.
как оказалось, плохо отмыли фоторезист.

Мне так и неясно, что Вы делали: фильтр, просто полоски.... Проблема м.б. и технологическая-зазоры и т.д.
Какой епcилон брали для расчетов?

Выкладываю сюда некоторые результаты:
Мерил добротность слабосвязанного полуволнового резонатора, для примера даю картинки для RO4350 0.5mm с серебряным покрытием. Тангенс потерь находил по модели в АВР. Мерил на частотах 2-4 GHz. Также мерил просто полосок на проход и на полное отражение - результат более-менее согласуется с резонатором.
Мерил RO4350 с серебряным покрытием, с имерсионным золотом и с наклееной медной фольгой - большой разницы не увидел! Также не увидел разницы на 4003 на дорожке с имерсионным золотом и с медной фольгой.

Вот что получилось:
RO4003 0.203 W=0.45mm 2,4GHz, полуширина пика поглощения 50MHz - расчетный тангенс 0.014 для меди R0=1
RO4350 0.508 W=1.1mm 1,7GHz, полуширина пика поглощения 16MHz - расчетный тангенс 0.006 для меди R0=1
Списать потери на рыхлую медь не получается, поскольку, повторюсь, наклееная гладкая медная фольга дает похожий результат.

Всем удачи!

еще результат на 8 гиг:
Ro4003 0.203 W=0.6мм 8,5 GHz - полуширина 110 MHz, расчетный тангенс 0.011 для меди.
Там наклеен полосок из медной фольги. На этой частоте пошло излучение, и если накрыть полосок домиком и прижать по периметру, то пик сужается до 95 МГц.
Не удивительно, что тут результат слегка лучше, поскольку полосок плохо прижат и есть клеевой слой с меньшими потерями.

Вариант с симметричной ПЛ как-то сразу напрашивается. А вот со связанными линиями слишком многофакторно, как мне кажется.

P. S. И всё-таки, какие потери на относительно низких частотах (менее 1 ГГц)? Думаю, излучение должно достаточно выраженно снижаться, если оно есть. Кроме того, уважаемый l1l1l1 упомянул версию с фоторезистом... А не может ли проблема скрываться в плохой отмывке, например, от электролита? Может быть помыть в дистиллированной воде и УЗВ.

Как Вы контролируете коэффициент связи с зондом (нагруженную добротность) ?

Его не надо сильно контролировать, поскольку он мал - посмотрите там 2db глубина провала, тоесть работает только резонатор а нагрузка не влияет.
Потом, на модели я "делаю" такуюже картину и оцениваю потери оттуда, тоесть учитывается все это.

Насчет частотной зависимости ничего особенного не замечено - тоесть на низких чатотах добротность примерно таже, что и на высоких. И пропорциональная зависимость потерь от частоты прослеживается.

Плохая фотолитография иногда дает дикие потери из=за микронеровностей края дорожки. Проверка простая- отезать край скальпелем и повториь измерения.

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.

А с серебром не бывает проблем? При образовании водяной тонкой пленки на плате (что, в принципе всегда возможно) серебро начинает мигрировать под действием постоянного напряжения вплоть до КЗ. Это еще в старых книгах описано. Серебро с точки зрения миграции вообще гадкий металл.

Да, я слышал о таком, но технологи по производству ПП говорят, что современные добавки эту проблему решили.

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.

Покрытие золото/серебро имеет большое значение для фильтров на связанных линиях на частотах до 10ГГц (выше этих частот - не замечал ухудшений коэф передачи фильтров). На обычных полосках разницы большой я не замечал...

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)

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.

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?

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.

Кажется, моделирование в 2,5D не очень уместно в данном случае. Нужен HFSS. А скин-слой на 4 ГГц в районе микрона.

Значит Википедия не врет и платы можно спокойно покрывать никелем?

Вы не могли бы выложить файл проекта в MWO?