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罗杰斯汽车雷达在线研讨会问答精选

十二月 18, 2020 | Sky News
罗杰斯汽车雷达在线研讨会问答精选

感谢广大工程师的热情参与,罗杰斯首次独立举办的“汽车雷达在线研讨会”系列讲座于12月1日圆满举行。在线观看演讲,实时提问解答,共有超过400人报名参与了本次活动,演讲内容和互动都受到了工程师们的积极反馈。今后我们将继续举办更多在线交流活动,敬请期待。

 

我们将5场研讨会中观众们提出的问题做了精选,并将答案附在下方,供各位工程师参考。如果您有其他问题需要咨询,可通过以下电话联系我们。

华东区销售办公室:021-62175599

华南区销售办公室:0755-82366060

 

罗杰斯汽车雷达应用概览

问题1:同一料号,同一版本,如果A供货商用RO3003™ ED材料,B供货商用RO3003G2™材料,这两家高频的表现能一致吗?(我经验是有一定差异)RO3003G2材料的Dk比RO3003ED材料略小,所以不好直接替换吧?(起码设计要微调下)

答:您是想问,雷达的PCB设计是一致的,加工也是一致的前提下,RO3003 ED材料和RO3003G2材料的射频表现会一样吗?我们的答案是:不会一样,因为RO3003 ED材料 和RO3003G2材料的介电常数不同,各自使用的铜箔粗糙度也不同,所以等效的介电常数也不同。不能直接替换,需要天线工程师进行仿真调整后,才能用另一种板材投板。

 

问题2:Design Dk和Dk一般我们在仿真用哪个比较好?还是都需要多加工测试几次试一试?不同频率使用不同的测试方法(Test Method),想请问评估依据是什么?高频用微带线方法才会比较准吗?

答:请使用罗杰斯提供的77GHz下面的Dk测试结果进行初步仿真。并且推荐您加工测试后,对Dk进行修正。因为罗杰斯的77GHz下Dk结果是由微带长短相差法进行测试的结果,对于patch天线极其串馈的馈线仍不能完全表征。

罗杰斯通过了解客户在各个不同频段的应用来选择测试方法,力求提供最接近客户实际应用的参考介电常数和损耗数据。比如,您在77GHz做微带线设计,罗杰斯就采用77GHz的微带线长短相差法进行测试。给出的测试结果,您在仿真软件中使用时会最好地代表实际情况,使您仿真结果和实测能够更好的吻合。目前在77GHz雷达中,大家普遍使用的patch天线,属于谐振结构,与微带传输线的场分布不同。罗杰斯的微带线长短相差法提供的介电常数就不能最好地表征实际情况,您使用这个介电常数仿真后的结果可能与实际不同。罗杰斯有计划使用谐振环法对目前的77GHz常用板材进行进一步测试,得到结果后会向大家公布。

 

问题3:既然罗杰斯插损insertion loss at 77 GHz已经量测到80 GHz,为什么Df仍然只出现10 GHz的数值?

答:Df也提供了77~80GHz的参考,请看微带插损的测试图表。

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问题4:RO3003™ ED材料,RO3003G2™材料,RO4830™材料, CLTM-MW™材料有没有带电阻层的方案?方便做埋阻设计。

答:RO3003 ED材料, RO3003G2材料,RO4830材料, CLTM-MW材料都是压合好的芯板,内部没有电阻层。如您想使用毫米波频段极低损耗介质和电阻层,可以咨询我们的销售工程师,采用Foil叠法,带埋阻的方案。

 

问题5:如果设计汽车雷达芯片,60 GHz的话如何选择板材呢?

答:与77GHz汽车雷达的选型相似。如果您追求比较远的雷达覆盖距离(>100m),需要板材的损耗最低,可以选用RO3003压延铜材料(损耗最低,价格稍高)或者RO3003G2材料(损耗稍高,价格稍低);如果您对于距离要求的不算太高,RO4830材料将为您带来加工的便利性和更经济的价格。具体请咨询罗杰斯的销售工程师。

 

雷达设计中微孔的可靠性评估

问题6:PTFE材料镭射底部很难打干净,又不能通过desmear或者Plasma清理,镭射参数有何建议?

答:PTFE树脂因为特性的原因无法通过化学desmear或者plasma清除,所以在镭射孔加工时需要把镭射孔底部打干净。根据我们的加工经验,PTFE材料在做镭射孔加工时,先用CO2烧介质,最后需要用UV把可能残留的PTFE树脂清洁干净。具体参数与PTFE材料类型和镭射加工设备都相关。建议通过对比测试找到最有效的加工参数。

 

问题7:­PTFE 材料在黑孔及一般化學銅的表現上是否有差異? 在化學銅製作結果會有孔破問題, 如何解決?

答:PTFE材料可以兼容黑孔和传统的化学铜工艺,但孔壁都需要做足够的活化处理,不然的话会有孔破/电镀空洞的问题。PTFE材料有很多类型,在没有添加陶瓷填料的PTFE材料更容易出现孔破/电镀空洞的问题。孔壁活化的效果会直接影响在这个问题,建议确保活化效果。

 

问题8:­一直聽說純PTFE材料無法鑽孔,電鍍製程,請示疑?­

答:纯PTFE材料主要存在热膨胀系数大,导致尺寸稳定性差、孔位置精度差等问题。PTFE树脂惰性很强,所以需要足够好的活化效果,活化效果足够的情况下可以做电镀。

 

问题9:­关于材料的耐CAF性能,在PCB加工过程中,哪些环节有影响?要做哪些管控和监控?有些什么建议?

答:根据我们的经验,热固性材料在加工中如果做化学desmear的话,会减弱耐CAF的能力,针对CAF要求 高的设计建议用plasma替代化学desmear。

 

问题10:­贵司材料在我司油墨3M胶带撕拉会掉,请问如何解决和改善?­

答:这个问题没有明确说明具体是什么材料,但油墨脱落相对比较容易发生在PTFE类型的材料上。对于PTFE类型的材料,在线路蚀刻之后,在印油墨之前要保护好暴露的介质表面,禁止任何机械方式的处理,比如磨刷、喷砂、火山灰等处理。

 

毫米波频段的电路介电常数考虑

问题11:77GHz下如何保证相位的准确度?

答:77GHz毫米波雷达的相位变化会影响天线的性能。首先,相位的变化主要与材料的介电常数相关。关注哪些因素会影响介电常数,从而降低这些因素的影响,就可以进一步提高相位的稳定性,比如选择更小Dk容差变化的材料,选择更光滑的铜箔,选择影响更小的加工过程等等。其次,尽量选用不含有玻璃布的PCB材料,减小纤维效应,也可以进一步保持相位的稳定性。

 

问题12:请问为什么Dk的萃取,Rogers不用谐振环的方式来获取,而是用一长一短微带线的微带线差分相位(phase difference)来反复获得呢?这两种方法有什么差异?

答:谐振环的方式可以通过测试谐振频率而获取介电常数,这是一种有效的获取介电常数的方法。但谐振环的这种方式,由于加工的影响带来较多的不确定性,会增加测试的不稳定性,比如铜厚,蚀刻线宽精度,间隔精度等等,同时谐振环需要设计成松耦合方式以减小馈线的影响,等等诸多因素。而微带线差分相位的方法的是通过测试微带线的相位差来获取介电常数,微带线在加工过程中受到的影响因素较少,这样准确度和稳定性更高,不确定因素减小了。

 

问题13:一般推荐使用哪种表面处理用于77GHz毫米波天线设计?镀银/OSP?还是有其他推荐?

答:表面处理对于电路性能的影响,主要是所使用金属的导电性比铜的导电性差的原因。我们对行业中各种不同的表面处理做个对比试验,发现大部分的表面处理均会增加电路的损耗和改变电路的等效介电常数,而只有化银和OSP和裸铜情况下的性能相当。因此,我们推荐大家在设计77GHz毫米波雷达天线是选择化银或OSP。

 

问题14:在MWI中存在两种Dk,我们PCB厂算阻抗的时候以哪种为准?

答:您指的是在罗杰斯的MWI工具中,有两个Dk选项,一个是“Dk for specific frequency”,它主要是针对特定频率下的设计所对应的介电常数值,比如工程师设计的一个某一频率下的滤波器,功分器,天线等等,均推荐选择该选项。另一个选项是“Dk forcharacteristicimpedance”,它主要是针对阻抗控制应用的。比如我们要控制一根微带线的阻抗在某一个宽带频率范围内,可以选择这个选项的Dk值。

 

问题15:SIW传输线损耗有官方测试数据吗?会比微带和共面波导大一倍吗?

答:我们有做过不同的SIW电路进行测试,在基于5mil厚度的RO3003材料,相同长度的传输线来讲,我们测试得到的SIW的损耗略比微带线要大一点,如下图所示。

 

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问题16:化银后,天线表面容易变黑,会影响天线性能吗?

答:的确,从外观看,银容易氧化后变黑,不太好看。但我们对放置了很久,已经发生氧化变黑的镀银电路进行性能的对比,没有发现明显的性能变化。因此对于镀银氧化变黑的天线性能不会产生影响。

 

毫米波频段下不同电路结构及表面处理对插入损耗的影响

问题17:铜的厚度对77G雷达性能有啥影响,比如1oz和0.5oz?­

答:­成品PCB的铜厚对天线和馈线的蚀刻精度和线宽控制有影响。如果您采用0.5Oz的板材铜厚,经电镀等工艺后仍比1oz要薄,这样蚀刻后的线宽会比较容易控制准确,对天线和馈线的射频表现一致性有保证。

 

问题18:同样含有Ni,那ENEPIG为何比ENIG影响小呢?­

答:由于镍的较低的导电性,导致对插入损耗的影响。这种对插入损耗的影响还有电路的工作频率有关,频率越高趋肤深度越小,此时如果趋肤深度中镍的含量越多,损耗也就越大。ENEPIG与ENIG对比其损耗影响要小,主要是在相同频率下的镍的厚度要薄的原因。

 

问题19:共面波导传输,电流主要集中在传输线下方吗?那这样镀层在上表面和侧表面,镀层效果是不是应该不明显?­

答:共面波导电路的电流主要集中在中心导体和导体两侧边沿。由于从中心导体向地平面会形成电场回路,因此在中心导体侧面镀层和接地平面侧面的镀层均会对接地共面波导的损耗带来影响,而上表面的表面处理镀层带来影响较小,如图所示。

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问题20:沉金工艺,对损耗和温度影响很大,为什么还看到行业里面有人使用?导致自己在选择时产生很大矛盾,他是存在什么使用场景吗­?

答:沉金工艺对于较低频率电路应用较多,沉金工艺具有很好的稳定性,同时也具有很好的焊接性,如果频率不高的情况下,即使对电路损耗会带来一些影响,但由于频率较低的原因几乎可以不予考虑。但是如果频率越来越高,特别是到毫米波频段,沉金工艺的影响就突显出来,此时就不得不考虑减小沉金这种表面处理工艺带来的影响了,这种情况下更多人就选用了OSP或者化银的工艺。

 

问题21:如果我们的RF线在内层,是不是和表面处理无关,就是裸铜?­

答:是的,如带状线电路,其损耗就与表面处理无关。同样,如果使用SIW这样的电路,也与表面处理无关。

 

罗杰斯汽车等级材料在板厂加工的建议

问题22:RO3003 RA铜能做减铜处理,提高线路加工精度吗?是否会影响表面粗糙度­?

答:根据在板厂的加工经验,RA铜做减铜处理之后,减过铜的表面会变得凹凸不平,这是因为压延铜上铜晶格是沿水平方向排列的,微蚀减铜的时候很容易把一整颗晶格都移除掉,所以造成铜面凹凸不平。铜箔减薄之后会提高线路加工精度。

 

问题23:请问RO3003材料加工时,如果没有执行Plasma 活化处理,到了PTH后会有正背光不良现象吗?或是之后有什么不良的问题产生?

答:RO3003层压板是PTFE树脂体系的材料,钻孔之后孔壁需要做好活化处理,如果没有做活化处理,会导致孔铜电镀空洞,以及孔壁电镀铜与孔壁结合力差等问题。

 

问题24:请问如果RO3003材料+High Tg 混压, desmear 要如何作业?只作plasma吗?

答:RO3003材料因为添加大量陶瓷填料,化学desmear会攻击这些陶瓷填料,导致被攻击的区域介质的Dk、Df、吸水率都会增加,所以建议加工中不要做化学desmear。建议用plasma的CF4/O2气体先做FR4的desmear,再用H2/N2做RO3003材料的活化。

 

问题25:RO3003材料和RO4830材料在线路加工精度上有区别吗?一般可以到多少精度­?

答:线路蚀刻的精度主要与铜箔的厚度、蚀刻工艺的生产能力相关。RO3003与RO4830材料如果在铜厚上一样的话,在相同的蚀刻工艺下,蚀刻精度不会有明显的差异。当前大多数板厂量产能满足+/-20um公差的线路蚀刻精度,部分板厂量产能做到+/-15um的水准。

 

问题26:RO3003 材料变色前后,Dk 实质上变化多少?

答:RO3003材料在经过不同的加工制程之后,介质颜色会有不同程度的差异。不同的加工条件差异会不一样。在我们的测试中,经过防焊油墨工艺之后介质颜色会变深,Dk会增加约0.002左右。经过化学desmear之后RO3003材料的介质通常会变白,Dk会降低约0.1左右。

 

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来源:罗杰斯

标签:
#制造工艺与管理  #汽车雷达  #罗杰斯  #材料 

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