Comments 81
Судя по фото представленных плат - последнее золото у китайцев украли цыгане себе на зубы:)
Платы изготовлены в России. Длинная плата с иммерсионным серебром - это покрытие не очень долговечное, вот и выглядит не очень презентабельно. Две короткие платы с покрытием ENIG, то есть покрыты золотом. На КСВ тип и старость покрытия не влияет (в данном случае).
Спасибо большое, с универа еще гадал из чего состоит покрытие на старых советских СВЧ устройствах и разъемах. Оно действительно недолговечное, да. Но на КСВ, насколько я помню, вполне могут влиять отпечатки пальцев, если полосковая линия не покрыта защитным слоем лака.
Иммерсионка, она же ENIG вообще не подходящее покрытие для СВЧ.
Просто посчитайте глубину скин-эффекта и сравните с толщиной именно серебра или золота, а дальше идёт никель, который хуже меди и только ухудшает ситуацию.
Так что или химическое золото\серебро прямо на меди или оставить медь как есть (вред маски по сравнению с потерями в никеле незначителен)
покрытие из серебра необходимо для защиты меди от окисления.
покрытие из иммерсионного золота также защищает медь. Да, оно хуже серебра в плане потерь, но в современных СВЧ платах применяется очень часто, так как только на золото можно сделать разварку (я про разварку тонких золотых проволочек для соединения печатного полоска и площадки на кристалле, например GaN)
да, вы правы насчет "настоящего", то есть толстого золота - что оно лучше как для распространения, так и для разварки, однако оно дорогое и не все производители его умеют делать.
оставлять медь "как есть" не стоит - она станет зелёная через месяц.
лаком СВЧ платы уже давно никто не покрывает
разъемы делают из латуни и покрывают золотом или никелем. Или более дорогие разъемы делают из стали.
Фактически вы покрываете не серебром, а никелем(подслой, значительно толще серебра, см спецификации Резонита, например) на толщину скин-эффекта, или его значительную часть.
Никель:
а. - Имеет в 3 раза меньшую электропроводность чем медь
б. - Является ферромагнетиком, что добавляет потерь на СВЧТо же самое. Причём имммерсионное золото не применяется ни одним серьёзным производителем, даже китайские BT и WiFi модули с печатными антеннами большей частью идут с нормальным хим. осажденным золотом. При некотором опыте очень легко отличить на вид.
--
Никто не предлагал оставлять как есть. Маска. Потери в ней сильно ниже потерь в никеле. Моделировал лично. От двух раз и более. Даже простое лужение лучше никеля.
Я не предлагал никакого лака
Хорошие разъёмы покрывают золотом или серебром химического осаждения, никакого никеля. Да, они дороги.
это не является темой моей заметки. Тут можно спорить о нюансах и применениях довольно долго. Можете написать мне в личку для подробного ответа и дискуссии.
Иммерсионное серебро делают без подслоя никеля, в этом как раз и основное его преимущество. https://www.rezonit.ru/directory/baza-znaniy/tekhnologiya-proizvodstva-pechatnykh-plat/finishnye-pokrytiya-pechatnykh-plat/
Да, вы правы, но оно всё равно очень тонкое, быстро уйдёт в сульфид на открытом воздухе.
Эта технология для пайки компонентов, требующих плоскостности, а не для СВЧ.
Всё же не дискуссии ради, а просто для справки: лаком РЧ-платы до сих пор покрывают для изделий со всепогодным исполнением, главным образом против, конечно, влажности, росы и т.п.
А что будет лучшим вариантом?
)))
как это обычно бывает, есть частные случаи, для которых есть своё предпочтительное решение
Если нет денег на золото хим. осаждения, то просто медь, закрытая маской
не стоит быть таким категоричным. В платы , закрытые маской, например нельзя внести подстроечные элементы.
Речь о потерях в общем, а подстроечные элементы это скорее экзотика или прототипирование, ради них можно сделать вскрытие маски по месту, если что.
возможно у вас был опыт только изготовления серий. Я же разработчик, без настройки- никак. и мне тогда всю маску вскрывать нужно, вдоль всего полоска
Ну, на стадии когда режут полоски или допаивают на них плюхи вообще говорить об оптимизации потерь смысла нет. Это первые итерации прототипирования ) Опыта всякого достаточно, убавил бы даже )
в чем смысл ваших комментариев? показать, что у вас-то опыта ого-го? за беседой в личку вы мне не постучались...
Хмм.. Смысл в обмене опытом, для всех. А для чего Хабр-то?
надеюсь мы согласились, что платы я покрываю серебром всё же. и оно предпочтительнее, имм золота.
толстым золотом у меня нет возможности покрывать (и главное нет смысла) , но это не значит, что значит я - колхозник и моё СВЧ - ненастоящее СВЧ.
я занимаюсь разработкой и понимаю, что через несколько лет платы, покрытые иммерс. покрытием как золотом, так и серебром, будут непригодны.
смысл оценки потерь есть и на этапе разработки - у меня было множество проектов, где это требовалось.
и настройка - не экзотика, это будни инженера.
маской покрывать считаю неправильным, только если не найти производителя, который гарантирует одинаковую маску каждый раз. В упомянутом тут уже Резоните, маска то матовая, то глянцевая, то листовая, то жидкая. Её параметры и толщину предугадать невозможно. Да я видела евалборды западных производителей, на которых полоски покрыты маской, думаю, у них есть возможность контроля производства (ведь есть же у них технология и отверстий 0,1 мм и отступа от края 0,1мм).
и если вы хотите дискуссию, а не просто покрасоваться , прошу не заявлять безапелляционно , что только мол так и никак иначе. Я всегда открыта к дискуссии, на самом деле для этого здесь и зарегистрировалась.
Я бы даже сказал, что ни один производитель печатных плат не может обеспечить стабильную толщину покрытия даже в пределах одной платы, таков технологический процесс. Наши СВЧ разработчики максимально избегали покрытия передающих линий маской, т.к. кроме плавающей толщины есть вероятность того, что маску заменят (диэлектрическая проницаемость при этом будет иной)
угу, мне вообще несколько раз вместо маски маркировку делали. белая маркировка очень красиво смотрелась на белом роджерсе.
Влияние нестабильности толщины маски на стандартный 50ом полосок это что-то в районе долей процента. Нестабильность ширины дорожки от подтравов от партии к партии перекрывает её минимум на порядок.
Насчёт колхоза - это ваши личные комплексы и не более.
Ничего подобного я не имел в виду. Повторю - это место для обмена опытом. И он у меня как бы есть - 25+ лет разработки. Хотя вот такая реакция несколько отбивает желание им обмениваться, да.
По поводу толщины и типа маски - их влияние пренебрежимо мало. Гораздо больше влияет коэф. подтравливания, который гуляет от партии ПП к партии и толщина материала, которая тоже гуляет значительно. Проницаемоть материал тоже кст. гуляет заметно.
А вот покрытие золочёным в полтора атома никелем - влияет весьма заметно и негативно, типичные значения потерь на средних дизайнах 1-2ГГц -0.7-1.5db против просто покрытых маской. На частотах ближе к 5Г, когда весь ток выдавлен на поверхность - влияние ещё больше.
Можно пример листовой маски от резонита? что-то не понимаю, что это такое. Последние года полтора в заявке пишем "изготовить с НЕ матовой маской", вроде прокатывает, но действительно она у них каждый раз разная
Вы несколько раз написали про хим осаждение золота на платы и разъемы. Мне кажется вы путаете - толстое качественное покрытие - гальваническое, именно так его называют как производители плат, так и производители покрытий. Как раз иммерсионный способ называют химическим - золото оседает только на открытые участки, а когда все участки покрываемой поверхности закрываются - процесс сам собой прекращается. Поэтому слой тонкий. Когда на платах требуется где-то локально нанести толстый слой золота, то его наносят именно гальванически.
Добавлю, что кроме общего увеличения потерь возникает проблема при серийном изготовлении. Разные платы могут иметь разные потери и, что еще более неприятно, разную электрическую длину, так как ни толщина никеля, ни толщина иммерсионного золота точно не может быть повторена. Для выпуска, например, фазовращателей это просто беда.
На платах сами-знаете-какого назначения так всегда делали, на медь гальванили достаточно толстое золото. Но через несколько лет медь равно вылезает пятнами (как и сквозь серебро). Технологи всегда признавали, что барьерный слой никеля очень полезен. Однако разработчики совершенно разумно просят этого не делать. Поэтому технологи по опыту кладут золото так, чтобы оно продержалось заявленный срок службы изделия, а там уже и ладно.
Щяс бы по фото судить. Может ещё по фото можно без оснастки параметры измерить?
Почему мне кажется что на платах обычные вертикальные SMA разъемы, а не краевые? На одной из выставок по электронике общался с представителем Микрана, у них были какие-то модули, сути которых я уже не помню, но специалист сказал что они получают КСВ 1.2 на частотах под 20 ГГц, там были краевые SMA.
Вертикальные SMA очень редко применяются в СВЧ платах, чаще всего они используются для НЧ плат для подачи импульсных сигналов, то есть там, где важно "не завалить" фронты (отсылка к разложению Фурье).
Микран - одни из лидеров на отечественном рынке разъёмов. Скорее всего вы имеете ввиду ПКМ1-32-03Р-0,3П . Они имеют другую конструкцию, отличную от обычного краевого SMA. В этих микрановских разъёмах сложная внутренняя конструкция, включающая в себя гермовводом, пин там очень тонкий, при использовании совместно с узким микрополоском действительно дают хороший результат.
Из личного опыта до 1-1.5 ГГц обычные вертикальные SMA себя нормально ведут, хотя для "радарщиков" это конечно НЧ. Вертикальные, но SMD-шные вполне себе живут на частотах около 5 ГГц.
вы правы, до 1,5 и даже до 4 ГГц - ок.
насчёт вертикальных SMD - тут опять этот подвох с конструкцией коаксиально полоскового перехода. Если повозиться и помоделить, можно сделать хорошо. Фишка в размере VIA для центрально пина, в размере отступа (хорошо бы посчитать коаксиал для эпсилон подложки), а также в топологии самого полоска, который пойдёт от пина дальше на плату (расширение, сужение, копланар и тд)
Согласен с QwertyOFF, что разъем вертикальный, а не краевой. Лапки висят в воздухе, и центральная жила воспринимает нагрузку. Ваш разъем для монтажа в отверстие, паяется вертикально на плату.
Для краевого монтажа вот эта версия -
Можно сравнить даташиты KLS или другого производителя.
В отверстие - http://www.klsele.com/admin/product_upload/20210721141840L-KLS1-SMA003.pdf
На край платы - http://www.klsele.com/admin/product_upload/20210604104022132322.pdf
я поняла о чем вы. мой разъем отличается от краевого только тем, что немного подвинуты 2 из 4 "ножек". других отличий нет. Эти ножки можно вообще обломить.
Эти ножки - для механической фиксации разъёма, с ними гораздо меньше шансов, что разъём выворотит с дорожками при мех. нагрузке.
Кроме того пропайка этих ног(гориз. вариант) на правильно разведённую землю несколько улучшает тот самый КСВ на высших частотах.
Так что использовать вертикальный разъём на краю как бы не очень хорошая практика.
эти платы никуда не разворотит. А вклад по характеристикам, как вы сами же и сказали - ощутим только на более высоких частотах
А в продакшене у вас такой же страшный монтаж? Выглядит не очень, да и расход припоя огромный) В случае перепайки возможно отслоение меди.
Если использовать "настоящие" краевые разъемы, то обычно нет необходимости в усилении места пайки переходными отверстиями.
Такие платы для макета норм, а в серию я бы не пустил.
если вы хотите обсуждения, пожалуйста, выражайте свои мысли без наезда.
нет, не такой же страшный. В продакшене всё супер аккуратно. И чаще всего всё в коробочках, т.н. enclosure
про серию никто не пишет. эти макеты были сделаны специально для опровержения заметки другого человека, который припаял такие разъёмы к маленькой платке и сделал вывод, что они работают до 10 ГГц.
и если уж на то пошло - оставлять такой длинный пин над полоском - вообще извращенство и должно быть противозаконно.
Интересная тема, интересные люди тут собрались.
Пара вопросов для моего образования:
там на краях плат возле разъёмов видны отверстия. Это сделано для улучшения контакта с землёй или у них другая функция?
я эти отверстия видел на некоторых платах вдоль полоскового перехода. Не известно для чего это делается?
спасибо)))
вообще для краевых разъемов, как выложил фотографию выше xFFF хороши бы делать небольшие площадки с металлизированным отверстиями - например я делаю вот так-
Они не обязательны, если хорошо опаять разъем снизу платы (там где земля) и обязательны, если плата многослойная
в моих платах дырки вот такие
вообще, честно говоря, они сделаны под винты. В данным случае это неважно, я взяла для эксперимента платы, которые у меня были в наличии. Там хорошо опаян разъем снизу, а также припой "зацепился" и за эти монтажные отверстия.
вот примеры - эти большие отверстия правда монтажные, но и краевые разъемы встают на них. не очень красиво, но на характеристики не влияет.
вот пример под краевые разъемы (отверстия тут не обязательны, просто для укрепления конструкции)
а вот пример с многослойной платой, где обведённые красным VIA жизненно необходимы, так как обеспечивают контакт по земле.
*все фотографии из моего Инстаграма
После прочтения вашей статьи возникло несколько вопросов:
Прошу вас показать подробнее и обосновать, если возможно, как строить упомянутую вами огибающую и почему этот метод позволяет достоверно определить КСВН перехода.
Почему результат измерения коротких плат будет обманчивым, если, предположим, на частоте 10 ГГц мне требуется длина проводника от перехода до следующего узла, скажем, 5 мм. Что в таком случае считать достоверным результатом? То, что получается в реальности или в условной модели, роль которой играет длинная плата.
Какая оптимальная длина проводника для 99% достоверного определения КСВН перехода?
Само понятие стоячей волны предполагает, что на графике КСВ будут видны нули ( в идеале, в реальности часто просто минимумы) , кратные количеству длин волн , укладывающихся в длину платы. отражение от выходного разъёма приходит ко входному в противофазе - от этого появляется ноль. это не означает, что отражения нет! оно просто скомпенсировалось.
пример потому что на КСВ будет влияет то, что вы подключите после (если там не КСВ=1,00, конечно).
это следует из пункта 1. разработчику нужно учесть максимальную рабочую частоту, и просчитать сколько всплесков он увидит на экране анализатора цепей.
Спасибо, понятно. Почему нельзя для оценки КСВН перехода использовать согласованную нагрузку, установленную прямо впритык к плоскости перехода? Ведь по сути все измерения КСВН любых устройств и сводятся к тому, что между срезом согласованной измерительной линии и срезом согласованной нагрузки (которой может являться вторая линия при измерениях коэффициентов |S21| и |S12|) помещается измеряемое устройство, в данном случае переход с коаксиальной линии на полосковую. И в таких случаях как раз стремятся сделать как можно лучший de-embedding (или в более общем смысле калибровку VNA), то есть исключить все подводящие линии. Ваш метод же предполагает, как мне представляется, нечто обратное. Оптимальной, видимо, будет линия бесконечной длины, чтобы огибающая получилась непрерывной, это предполагает некоторый существенный предел по точности измерения, кроме того анизотропия величины эпсилон, допуски на неё, то есть. например на материале FR-4 такие измерения уже не провести (хотя на 10 ГГц вряд ли кто-то его использует) -- короче говоря, думаю, вы понимаете, о чём я.
Не могли бы вы, если вас не затруднит, разъяснить, в чём я, возможно ошибаюсь в своих рассуждениях, и если нет, что в чём преимущество вашего метода?
Да, и кроме того в линиях большой длины на величину КСВН будет оказывать влияние и тангенс дельта.
мне кажется, вы путаете DUT.
Я пишу именно о характеристиках перехода с коаксиала на плату, (КМПП по-научному). Строго говоря, все мои графики - это вклад двух переходов, так как они одинаковы (примерно, допустим пайка идеальна, на самом деле возможная разница не превышает погрешность прибора), нужно взять корень от полученного значения КСВ.
Но так как просто полоски я использовать не буду, а скорее всего сделаю плату с какой-нибудь микросхемой в центре, то мне удобно видеть сразу 2 разъема.
да, калибровку делают как можно ближе к плоскости измеряемого устройства. именно поэтому так важно оценить КСВ перехода и примерно оценить потери (высчитать по длине, или изготовить плату такой же длины, какая будет для микросхемы) Ведь если КСВ перехода 1,5 -2, а КСВ у микросхемы по даташиту 1,3 , этого никто не увидит. Важно минимизировать вклад перехода. Если же предполагается использовать переход в каком-то устройстве, то важно минимизировать уровень КСВ, ведь если все узлы будут иметь минимальный КСВ, то и весь модуль( СВЧ устройство) будет иметь минимальный КСВ, в противном случае стоячие волны могут сложиться как угодно. Опять же именно поэтому важно определять реальный уровень КСВ, а не для конкретной длины платы.
да, измерять с нагрузкой можно, но тоже нужна длинная плата.
П.С. иногда делают полосковые калибровочные наборы, чтобы приблизить плоскость калибровки максимально.
Да, спасибо за развёрнутый комментарий. Но всё-таки... :-)
Всё-таки мне неясен вот какой момент: "опять же именно поэтому важно определять реальный уровень КСВ, а не для конкретной длины платы" -- но ведь когда вы измеряете КСВН на плате с конечной длиной вы и получаете не реальное значение, а в какое-то в определённой мере приближенное к реальности: плюс потери на рассеяние в диэлектрике (для кого-то незначительные, а если вы делаете какой-нибудь измеритель мощности с КСВН < 1,1 в полосе от 0,3 до 6000 МГц, то это уже какую-то роль да играет), плюс, как вы сами совершенно верно заметили переход и разъём на том конце, плюс разброс эпсилон, плюс технологические допуски. То есть по моему представлению вы не только не определяете истинный КСВН перехода, но вообще в общем случае не знаете, что за значение вы измерили. Кроме того, когда вы показываете построенную вами огибающую: её надо именно вот так от руки строить или всё-таки существует строгий способ? Почему огибающая в вашем комментарии ниже в районе 8 ГГц не следует за уменьшением уровня КСВН?
Измерение же с нагрузкой зависят уже только от параметров самой нагрузки, а их сейчас делают очень точными и широкополосными. И не понимаю, а тут-то зачем длинная плата?
Кстати да, может, мы под переходом понимаем разные вещи? Я имею в виду следующее: отрезок проводящей линии определённой формы, определённым образом сформованный и соединяющий срез коаксиальной линии и срез планарной линии, и "вспомогательные" соединения с "землёй".
P.S. Очень надеюсь, что вы понимаете, что я действительно хочу разобраться, а ваш метод измерения КСВН идёт как-то так в разрез с моими представлениями о вещах :-)
конечно я не могу взять бесконечную плату. просто плату, где уложиться достаточно много длин волн. измеритель мощности не будет сделан с очень длинной платой, там не будет много потерь. не вижу противоречия. строгого способа не знаю, не могу вот сейчас книжку показать. это следует из самого определения стоячей волны и распространения волн.
тут вы не правы про нагрузку. только если у вас нет специальной нагрузки под конструкцию разъёма. Если жу вы предлагаете либо накрутить коаксиальную нагрузку на второй разъём, либо сделать плату с резистором (termination) на землю, то тут будут вносить вклад в КСВ все элементы этой схемы. и нет, нагрузку нельзя придвинуть максимально близко. в данном случае нагрузка= кабель от векторника. Вы ведь когда квадратурный мост моделируете, все выходы на порты нагружаете,это эквивалентно 50 Ом.
мы с вами одинаково понимаем переход. это резьбовая часть разъема, тело разъема, пин, топология печатной платы + соединение по земле.
понимаю. давайте вместе разбираться. и почему вы пишите про метод. попробуйте, нарисуйте где-нибудь в 2,5д пакете отрезок линии , сделайте неоднородность, варьируйте его длину, увидите как "бегают" минимумы и максимумы. Такая лабораторная в курсе обучения есть даже.
Всё, я разобрался с методами измерения КСВН переходов. С помощью ГОСТ 20465-85 для случая одного перехода (о чём говорил я) и с помощью статьи https://kit-e.ru/circuit/metodika-izmereniya-ksvn/ два перехода, как в вашем случае.
Спасибо, очень полезная дискуссия, узнал, хоть и косвенно, много нового. Правда, на тех частотах, где (пока) работаю я, эти моменты не особенно принципиальны, но тем не менее.
Чтобы узнать реальный уровень КСВ перехода, нужно провести воображаемую линию от маркера 1 до точки посередине сверху экрана, это будет огибающая
Не могли бы вы показать что и куда провести, и где именно прочитать это значение?
И где именно видна граничная рабочая частота?
смотрите мой ответ на комментарий выше
граничная рабочая частота - на усмотрение разработчика, какой уровень КСВ для него приёмлемый для работы всей схемы. Плюс необходимо и не забыть на потери посмотреть.
— проведена линия от маркера 1 до точки посередине сверху экрана
это следует из пункта 1. разработчику нужно учесть максимальную рабочую частоту, и просчитать сколько всплесков он увидит на экране анализатора цепей.
— считаем количество всплесков на экране, 22
граничная рабочая частота — на усмотрение разработчика, какой уровень КСВ для него приёмлемый для работы всей схемы. Плюс необходимо и не забыть на потери посмотреть.
— допустим, устраивает КСВ = 2, потери хотим не более 0.5 дБ.
Я не очень удачно сформулировала. Мне следовало выложить картинку, а не словами описывать. учту на будущее
получается если КСВ не более 2 - до 12ГГц. Потери, естественно, зависят от длины подводящего полоска.
"не забыть посмотреть на потери" - удостовериться, что нет провалов , например:
Вы можете на примере вашей картинки указать где смотреть, что делать?
про "считать всплески" смотрите основное тело статьи. Именно об этом и есть статья. если плата короткая - увидим 4 горба, если длинная увидим 20. по 20 более точно можно определить реальный уровень КСВ.
про "удостовериться,ч то нет провалов" смотрите картинку выше - допустим диапазон раб. частот до 14 ГГц и КСВ не более 1,5 устраивает. А вот на графике потерь виден провал после 12 ГГц и осциллирующий характер.
Вообще это связано с изменением наклона графика потерь , с увеличением потерь на излучение у микрополосковой линии. У копланарной нет такого эффекта, нет излома.
пример Микрополосок
пример Копланар
Спасибо за статью. А вы не пробовали найти причину, то есть где же конструктивно в разъеме происходят искажения? Может, как писали выше сделать эксперимент не с вертикальной версией? На картинке с самой длинной платой наиболее четко видны провалы с большим периодом (~8ГГц), они же присутствуют и на остальных. Это наводит на мысль, что искажения дают какие-то короткие линии с отличным волновым сопротивлением или разбросом. Если принять, что в вертикальном разъёме SMA рвется волновое сопротивление, плюс разброс, то модель что то такое показывает:
Спасибо!
пробовала. С этим разъемом ничего не сделаешь особо, чтобы он повыше работал, кроме как укоротить пин. (вообще не советую длинный пин на полоске оставлять)
если разъем блочный - там больше возможностей.
или разъемы краевые, но с другой структурой.
основные искажения происходят в месте пайки, где поле, из такого
должно перейти в такое
Если использовать временной анализ, то это место отчетливо видно (место, которое всё портит) на графике.
Спасибо. То есть вы моделировали в 3Д солвере это место?
Вообще интересная мысль, может быть если ваши тестовые платы сделать не с микрополосковыми линиями, а с полосковыми, может результат будет лучше. Выглядит, как будто полосковая ближе к коаксиалу при переходе.
КСВ разъёма и перехода на плату