[参考译文] IWR1642：80GHz 天线设计的 PCB 供应商

e2e.ti.com/.../2438.mmWave_5F00_hw_5F00_design_5F00_guide_5F00_rev_5F00_9.pdfHello、

PCB 设计 必须满足1mil 的严格容差、以实现尺寸、并与叠层图纸中所示的多层压材料配合使用。  

目前、80Ghz EVM 的 PCB 是由 StreamLine 在德克萨斯州普莱诺制造的。

本节将从射频的角度介绍 PCB 制造问题。 这包括讨论 CAD 到 CAM 射频设计文档以及如何评估 PCB 制造商的射频制造质量。 此处的目标是介绍启动并与所选 PCB 制造商保持一致以在制造毫米波 PCB 时获得第一遍成功的关键点。

目前、TI 仅支持两个用于毫米波传感器设计的射频基板堆叠。 这些是毫米波硬件设计指南中介绍的 Rogers RO3003和 Rogers RO4835 LoPro 基板设计。  RO3003基板用于 TI 内部验证板、与 BoosterPack EVM 设计上使用的 RO4835 LoPro 相比、它具有更高的射频性能(且成本更高)。

设计人员应与其 PCB 供应商讨论供应商使用 Rogers 承印物制造 PCB 的经验。 Rogers 制造文档涵盖材料存储、材料处理和材料处理技术。 在使用这些材料时、必须遵循所有这些建议以实现一致的性能。

Rogers 制造文档：

•RO3003：

•RO4835 LoPro：

设计人员应讨论其 PCB 制造商是直接从射频基板供应商处交付铜包基板、还是现场对基板进行镀层。 使用射频基板供应商提供的铜包基板可降低镀铜性能的可变性、因此也可降低最终射频设计的可变性。

完成 BoosterPack EVM 等射频设计时、通常需要对射频和非射频基板磁芯和预浸材料进行顺序层叠。 设计人员应与其 PCB 供应商讨论供应商在制造混合材料顺序堆叠时的经验和能力。 不同的模芯和预浸材料通常具有不同的固化要求和程序、并且可能并不总是兼容。

射频信号路径对小几何形状变化表现出高灵敏度、例如：  

•基板厚度

•金属厚度

•金属粗糙度

•电镀

•过孔放置容差

•蚀刻容差(LDI 与 LPI 掩码)

•气隙容差

•阻焊层容差(LDI 与 LPI 精度)

•顺序堆叠层注册

基板厚度直接决定了射频结构的性能。 RO4835 LoPro 和 RO3003基板应保持 Rogers 提供的设计厚度。 但是、不当的处理或制造步骤可能会损坏这些基板、从而导致分层和其他不利影响、从而严重影响任何射频结构性能。

必须控制整体蚀刻公差、以便线宽、气隙和平面天线结构保持接近其设计尺寸。 TI 建议在更常见的液体光电成像(LPI)蚀刻掩模上使用激光直接成像(LDI)蚀刻掩模、因为 LDI 可实现更严格的容差制造。 参考硬件设计指南

对于射频区域中的阻焊层、例如射频 BGA 附近的阻焊层、必须严格控制阻焊层的注册和厚度、这一点至关重要。 与射频基板和 PCB 周围的自由空间相比、阻焊层具有不同的介电特性。 因此、厚度或配准的变化会影响射频性能 PCB 到 PCB 的可变性。 TI 建议在更常见的 LPI 阻焊层上使用 LDI 阻焊层、因为 LDI 可实现更严格的容差制造。 请参阅硬件设计指南。

顶层铜镀层和镀层下可能会导致相位和损耗/反射变化。 TI 毫米波 BoosterPack 设计使用0.5盎司/英寸^2 LoPro 铜。 也可以使用轧铜。 由于最终厚度和粗糙度的变化过大、射频设计无法使用电沉积(ED)铜。 浸银镀层用于无法应用阻焊层的电路板的射频部分。 请参阅硬件设计指南。

例如、BGA 和 GCPW 结构周围的微过孔接地拼接对于在这些结构周围创建平衡的接地返回路径至关重要。 一个轴中的均匀偏移可能会导致 E 和 H 场分布不平衡、从而改变结构的阻抗。

每个尺寸和位置的绝对容差限制只能从使用射频仿真器和 EM 理论的裕度研究中得出。 该过程包括扫描各种参数、通过合理的容差限制以及确定参数变化如何影响结构的性能。 例如、设计人员可以使用不同的气隙、通过放置距离、线宽进行仿真、并查看由此产生的 GCPW 阻抗或天线增益或方向性变化。 此类研究超出了本应用手册的范围。   我们使用硬件设计指南表中的1mil 容差。

建议设计人员清楚地记录射频设计至关重要的 PCB 区域以及每个位置的设计尺寸。 高速数字信号的受控阻抗布线尺寸和堆叠厚度通常由 PCB 制造商决定和验证。 但是、射频设计尺寸应完全由 PCB 设计人员决定并在制造后进行验证。

对于这些毫米波传感器、射频信号 BGA 封装周围的区域、射频信号传输线和天线必须小心铣削、钻孔和蚀刻。 理想情况下、刀具误差必须限制在设计尺寸周围为零均值误差。 典型的 PCB 制造误差会导致公差窗口的一个方向出现低变化偏斜。 PCB 设计人员需要与制造商讨论使此偏差尽可能接近设计尺寸的方法。

建议 PCB 设计人员明确要求使用 PCB 的小样本运行进行过程检查。 任何符合关键射频设计尺寸的问题都可以在进行大规模生产之前加以解决。 在制造尺寸和设计尺寸之间实现零均值误差之前、可以重复此过程。

应向 PCB CAD 和 CAM 板设计文档和文件的 PCB 制造商部分提交关键射频设计尺寸的报告。 应明确要求 PCB 制造商验证每个关键尺寸的预期容差是多少。

此致、

Joe Quintal

你好
TI 天线采用 Rogers 4835 Lo Pro、4mil 1/2 Cu 制造。 Rogers 4830、3003材料具有更好的射频特性，它们更昂贵，但天线设计会有所不同。 ER、DK 参数非常重要。 我们只有4835 LoPro 和3003的80Ghz 天线经验。

我们有在20GHz 下使用4350的经验、但在80Ghz 下没有。

如果您可以使用4350设计天线、则必须使用 LoPro 材料进行测试、实际上您必须测试天线。
很抱歉、我的答案不是很好。 您可以从 Rogers 获得样片面板、以便在生产前测试您的天线设计。

此致、
Joe Quintal

Joe、您好！

这是一个公平的答案。 我想我会试一下。 请告诉我如何验证天线是否按预期工作。 除了进行 SI 测试之外、还有其他方法吗？

谢谢