半導(dǎo)體技術(shù)的進步提高增進了毫米波技術(shù)的進展，在經(jīng)濟型的交通工具上運用77 GHz雷達(dá)系統(tǒng)將要變成事實。未來這些個雷達(dá)安全系統(tǒng)作為量產(chǎn)的商用毫米波設(shè)施和組件，必然性地變成“半自動操縱”交通工具的組成局部。當(dāng)然，不可以不說的是，印刷電路板的高頻線路板料料在77 GHz交通工具雷達(dá)應(yīng)用中的關(guān)緊性。在高頻頻帶，盡管很多新的線路板料料被研究制造出來，但他們并非都適應(yīng)這種高頻率運用。在毫米波頻率下，哪一些線路板料料特別的性質(zhì)最為關(guān)鍵呢？對這些個特別的性質(zhì)的了解有助于簡化毫米波應(yīng)用，尤其是對于77 GHz交通工具雷達(dá)系統(tǒng)線路板料料的挑選。

高頻率具備不可以比擬的經(jīng)濟活動價值，由于有更寬的可用帶寬。隨開始機、WLAN和其他經(jīng)濟活動應(yīng)用數(shù)量多應(yīng)用較低的頻帶， 60, 77甚至于94 GHz的毫米波頻帶能夠滿意如第五代（5G）蜂窩系統(tǒng)和交通工具雷達(dá)等最近興起應(yīng)用的越來越大的帶寬需要。理解毫米波頻率下基本材料屬性，不止適合使用于77 GHz的線路板料料應(yīng)用，還適合使用于越來越多28 GHz以上的高頻應(yīng)用。

關(guān)鍵特別的性質(zhì)

77 GHz雷達(dá)（和其他毫米波）電路板預(yù)設(shè)的六個關(guān)鍵線路板料料特別的性質(zhì)涵蓋介電常數(shù)（Dk）或相對介電常數(shù)（εr）、傷耗因數(shù)（Df）或傷耗角正切，或tanδ、銅外表光潔度、Dk的熱牢穩(wěn)系數(shù)（TCDk）、吸水性和玻璃纖維效應(yīng)。 在毫米波頻率下，高頻線路板料料很少能在全部六種特別的性質(zhì)中表達(dá)特別好。 這個之外，思索問題到毫米波頻率的小波長下需求的精密細(xì)致電路尺寸，PCB材料的加工特別的性質(zhì)也是挑選這種電路材料的關(guān)緊思索問題因素。很難找到一種在全部六種特別的性質(zhì)中都能供給高品質(zhì)的線路板料料，并且這種材料還具備可重復(fù)性和靠得住的電路制作有經(jīng)驗。

對77 GHz交通工具雷達(dá)和其他毫米波電路應(yīng)用的線路板料料Dk的思索問題其實有兩個方面：原始基板媒介本身的Dk，以及與電路有關(guān)的預(yù)設(shè)Dk。 對于原始基板媒介Dk，可以依據(jù)其公差和分散色光來思索問題。Dk公差是由制作層壓板過程中的一點變量表決的一種材料參變量，在某些應(yīng)用中有可能需求比較小的公差。依據(jù)高頻率毫米波電路的經(jīng)驗，一般±0.050的Dk容差是可接納。Dk分散色光是材料的天然屬性，是指Dk隨頻率的變動特別的性質(zhì)。對于寬帶應(yīng)用而言，這一般更為關(guān)緊，由于材料務(wù)必辦公在很寬的不一樣頻率下，例如77 GHz頻帶。

預(yù)設(shè)Dk是由材料電路方式確認(rèn)的Dk“辦公值”的一種方式。 預(yù)設(shè)Dk1-3受很多變量的影響，因為這個很難評估參變量的變動。家喻戶曉，通電流通過路介質(zhì)的電磁（EM）波廣泛散布效率會因材料Dk的增加而減慢。一樣的，線路板料料的銅光潔度會影響電磁波的相速，影響線路板料料在77 GHz和其他毫米波頻率下的性能（見圖1）2。

圖1.管用Dk與頻率的關(guān)系，基于僅有銅箔外表光潔度不一樣的50Ω微帶傳道輸送線電路測試。

如圖1所示，基于相同的4mil的LCP基板料料加工制造了四種不一樣的層壓板和電路。這款LCP是一種各向同性的基板，在較寬的微波和毫米波頻率范圍內(nèi)都性能特別好。這四種層壓板的媒介絕對相同，但運用了不一樣的銅箔類型，具備不一樣銅箔外表光潔度。不一樣的外表光潔度指的是媒介與銅箔銜接接的界面處的銅箔外表光潔度，是在在覆銅層壓板形成前勘測獲得的外表光潔度。將不一樣光潔度的層壓板送到PCB制作制造50Ω微帶傳道輸送線施行測試。每組實驗測試的電路都是只有長度不一樣、其它都均相同的兩個電路。運用微帶差分相位長度法，經(jīng)過每個電路的長度不一樣，就可以得管用的Dk與頻率的關(guān)系。如圖1所示，銅箔外表最平而光滑的電路具備最低的管用Dk。而不細(xì)膩銅箔的電路顯露出管用Dk增加的發(fā)展方向。在僅只只有銅箔外表光潔度不一樣的事情狀況下，電路中管用Dk的差別約為0.3。

對于預(yù)設(shè)Dk，運用較薄的比運用較厚材料的電路更容易遭受銅箔光潔度的影響。例如，假如運用較厚的基板施行大致相似圖1測試，則不一樣銅外表光潔度的管用Dk值的差別將小得多。正如圖中四個管用Dk細(xì)微曲率所表明的那樣子，其隨頻率有一點變動。這種變動與微帶傳道輸送線的分散色光特別的性質(zhì)相關(guān)，同時也是材料分散色光的最后結(jié)果。 當(dāng)從管用Dk數(shù)值中提出取得Dk時，Dk與頻率的關(guān)系曲線（預(yù)設(shè)Dk曲線）通例會有一個小的負(fù)斜率，如圖2a和2b所示。

圖2. 多個5mil厚的RO3003線路板材料的微帶線預(yù)設(shè)Dk，電解銅（a）和壓延銅（b）。

圖2a和2b中所示的Dk與頻率的關(guān)系曲線顯露了正常的變動發(fā)展方向，隨著頻率的增加呈微小的負(fù)斜率?？v然在Dk反推計算過程中除開微帶線分散色光的影響，材料分散色光也將造成Dk隨頻率些微減低。 預(yù)設(shè)Dk值的范圍（~3.1）有可能看起來非常大，但其實并半大，由于很多變量都會影響預(yù)設(shè)Dk。對于材料，媒介材料Dk的變動范圍僅為±0.040或0.080。電路加工也會使其發(fā)生一點變動，例如導(dǎo)體寬度和梯型效應(yīng)的變動。梯型效應(yīng)指的是信號導(dǎo)體的式樣，理想事情狀況下是長方形橫剖面，但實際電路多為的是梯型式樣。導(dǎo)體式樣的變動會造成電流疏密程度和邊緣場的變動，況且在較高的毫米波頻率下，這些個效應(yīng)會影響性能。圖2中所示曲線的變動也與基板厚度的公差、最后銅鍍層厚度的以及銅箔外表光潔度的變動相關(guān)。

如圖2a中所示的電路上運用的標(biāo)準(zhǔn)電解（ED）銅，其外表光潔度會顯露出來正常的上下變動; 這些個電路所運用的ED銅的外表光潔度典型值為2.0μm RMS，但實際的光潔度可以在1.8至2.2μm之間變動。對于在這個光潔度變動范圍，稍光溜的電路，預(yù)設(shè)Dk的值較低，稍不細(xì)膩的電路，預(yù)設(shè)Dk的值會較高。對于圖2a中的預(yù)設(shè)Dk范圍（77 GHz下的0.126），思索問題到影響它的很多變量，這是一個令人滿意扼制的預(yù)設(shè)Dk容差（±0.063）。

與圖2a相形，圖2b運用更光溜的壓延銅的相同媒介電路材料, 預(yù)設(shè)Dk的變動就要小的多。盡管在ED銅和壓延銅的電路加工上也存在一點微小的差別，但這表明光溜的壓延銅可以減小預(yù)設(shè)Dk變動。

銅箔外表光潔度及其變動也會影響高頻微帶電路的插進去傷耗。較不細(xì)膩的銅箔外表會造成較高的導(dǎo)體傷耗并最后造成更高的插進去傷耗。插進去傷耗還決定于于電路基板厚度，那里面較薄的電路比較厚的電路更容易受銅箔外表光潔度的影響。例如，對于在相同媒介材料上制作的電路，比較具備不一樣銅箔外表光潔度和不一樣厚度的電路，運用光溜和不細(xì)膩銅箔的薄電路之間的插進去傷耗差別比運用相同銅箔的厚電路之間的插進去傷耗差別更顯著。在運用5mil厚度RO3003材料的電路的事情狀況下，運用光溜壓延銅和運用不細(xì)膩ED銅的電路在25GHz下的插進去傷耗差為0.35dB / in。對于大致相似的比較，運用20mil 厚度的RO3003層壓板，不細(xì)膩的ED銅和光溜的壓延銅的電路插進去傷耗差為0.10 dB / in。這表明較薄的電路比厚的電路受銅箔外表光潔度差別的影響更大，而大部分?jǐn)?shù)毫米波電路是需求挑選相對薄的電路材料的。

為了顯露銅箔外表光潔度的影響，圖3給出了具備相同（5mil）媒介厚度但銅箔外表光潔度不一樣的兩種大致相似線路板料料上的微帶電路。這些個都是到現(xiàn)在為止在77 GHz應(yīng)用中廣泛運用的材料，羅杰斯企業(yè)的RO3003材料已有較長時期且出貨量大。RO3003G2?材料是最新宣布的一款材料，它是基于RO3003材料，專門針對77 GHz交通工具雷達(dá)應(yīng)用施行了優(yōu)化的電路材料。由于這兩種材料具備相仿的Dk和Df值，插進去傷耗中顯露的差別主要是因為銅箔外表光潔度帶來的。運用標(biāo)準(zhǔn)ED銅的RO3003材料的銅箔外表光潔度典型值為2.0μm RMS，而運用的壓延銅的典型值是0.35μm RMS。RO3003G2材料認(rèn)為合適而使用超低光潔度的（VLP）ED銅，外表光潔度的典型值僅為0.7μm RMS。

圖3. 基于5mil厚度具備相仿Dk值材料、不一樣外表光潔度的77GHz電路微帶插進去傷耗曲線 

T與RO3003層壓板的ED銅箔相形，RO3003G2的VLP ED銅箔顯著改善了電路的插進去傷耗。盡管仍還不如壓延銅的插進去傷耗性能，但成本相形壓延銅具備非常大的優(yōu)勢。VLP ED銅箔比ED銅箔的材料成本約高一點兒，但與更極其昂貴的壓延銅相形卻節(jié)約了數(shù)量多成本，且插進去傷耗性能表面化增長。越光溜的銅箔，如大致相似VLP ED銅箔，電路具備更加完全一樣的相位響應(yīng)。另一方面，對于77 GHz交通工具雷達(dá)電路運用的微通孔，更平而光滑的VLP ED銅有幫助于激光鉆孔加工微通孔。額外，RO3003G2運用小的圓球形填料顆粒也有幫助于激光鉆孔。經(jīng)過于激烈光鉆孔和較小的填料顆粒，使加工的毫米波頻率（例如77GHz）下的電路性能變得更加容易且性能成功實現(xiàn)更高的可重復(fù)。

因為交通工具雷達(dá)傳感器的辦公溫度范圍廣，TCDk是一個非常關(guān)緊的線路板料料參變量和特別的性質(zhì)，是權(quán)衡材料的Dk隨溫度變動的程度。對于很多應(yīng)用， TCDk值應(yīng)小于 50 PPM /℃即可以接納。該值是一個完全值，是由于TCDk可以是正數(shù)或負(fù)數(shù)，趨近于零表達(dá)Dk隨溫度變動最小的。如圖4a和4b所示，Dk可以隨頻率和溫度變動有可能非常大，有可能較小。該圖比較了兩個5mil的RO3003G2和一種PTPE 層壓板Dk隨溫度的變動事情狀況。

圖4. 電路在不一樣溫度下，對77 GHz的交通工具雷達(dá)應(yīng)用的優(yōu)勢材料(a)和一種PTPE基板料料(b)微帶傳道輸送線測試事情狀況

77 GHz交通工具雷達(dá)傳感器在安裝于交通工具內(nèi)里，交通工具的行走背景造就雷達(dá)傳感器的辦公背景確實是卑劣的，還涵蓋潮潤背景吸水性的影響。線路板料料吸水性參變量就是指線路板料料在給定背景中可借鑒的養(yǎng)分若干。養(yǎng)分子是有極性的，會增加PCB插進去傷耗，也會造成線路板料料的Dk的增加。因為相位完全一樣性對于77 GHz交通工具雷達(dá)應(yīng)用至關(guān)關(guān)緊，因為這個線路板料料吸水性對相位完全一樣性的不論什么影響都值當(dāng)關(guān)心注視。相位一般隨著電路吸水性的增加而增加。為了評估這些個效果，對RO3003G2線路板料料和基于PPE的高頻材料施行了相比較測試。先測試在室溫條件（+ 23°C和30百分之百 RH）下比較電路的相位差，而后安放在+ 85°C/85％RH背景下72鐘頭后再次測試。如圖5所示，不一樣材料吸水性不一樣會萌生不一樣的性能差別。挑選低吸水性材料可以減小對相位帶來的影響，對77 GHz交通工具雷達(dá)系統(tǒng)的性能萌生重大影響。

圖5. 比較在室溫（RT）和72鐘頭雙85（+ 85℃，85％RH）條件下電路的微帶線電路展開相位差。

玻璃纖維影響

很多高頻線路板料料強度倚賴于玻璃纖維加強層; 不幸運的是，玻璃纖維效應(yīng)會影響電路性能，尤其是在77 GHz和毫米波頻率下。用于增強線路板料料的玻璃纖維編制圖案也會引動整個兒線路板料料中小地區(qū)范圍內(nèi)Dk的差別。幸運的是，羅杰斯企業(yè)的一點高頻線路板材料，尤其是RO3003和RO3003G2層壓板，沒有運用玻璃纖維加強，也就不會存在玻璃效應(yīng)。

圖6. 線路板料料中的玻璃纖維效應(yīng)可以從纖維編制層的圖(a)看出，圖(b)顯露了因為玻璃纖維效應(yīng)的兩個電路具備不一樣的Dk值，(c)玻璃纖維效應(yīng)怎么樣造成電路導(dǎo)體具備周期性變動的Dk

圖6a，6b和6c供給了玻璃纖維編制的不一樣視圖。圖6a中運用1080型玻璃布，在玻璃纖維束和玻璃束交錯點，以及沒有玻璃纖維的張嘴地區(qū)范圍會造成線路板不一樣地區(qū)范圍具備不一樣的Dk值。玻璃纖維的Dk一般約為6，而天然樹脂系統(tǒng)的Dk要小得多（一般約2.1至2.5），因此獲得總的Dk約為3的用于交通工具77GHz雷達(dá)傳感器應(yīng)用層壓板。普通來說，有可能玻璃束地區(qū)范圍和沒有玻璃的地區(qū)范圍之間的差別不完全可以在77 GHz時引動較大的問題。不過某些玻璃布類型的尺寸有可能正巧與毫米波頻率的波長成一定比例，因此有可能造成77GHz下產(chǎn)習(xí)慣能的影響。

T1080玻璃中的張嘴約為10mil（0.25mm），對于Dk約為3的層壓板的微帶線電路，在77GHz下波長約為97mil（2.46mm）。與波長成一定比例就可以引動共振和干擾信號廣泛散布; 一般，假如電路中介具備體積為1/8波長或更小尺寸，則不會引動信號波的廣泛散布問題。這品類型電路的1/8波長約為12mil（0.31毫米），與張嘴體積十分靠近，完全可以引動關(guān)心注視。

當(dāng)只比較小量電路時，有可能看不到玻璃纖維效應(yīng)帶來的影響。而后，隨著電路數(shù)目的增加，電路性能的比較差別有可能便會越來越表面化。一樣隨著頻率的增加，幾率也會增加。這在如77 GHz交通工具雷達(dá)傳感器應(yīng)用的毫米波頻率中是很常見的。玻璃纖維效應(yīng)的主要問題如圖6b所示，那里面電路與玻璃纖維編制剛好對齊，要得一個電路與另一個電路具備具備迥然不一樣的Dk值，盡管運用了相同線路板料料和電路預(yù)設(shè)。圖6c中的玻璃纖維與電路的形式萌生的周期性Dk也是一個問題。在該電路中，因為電路預(yù)設(shè)和玻璃纖維之間的有一定角度，電路形成了高Dk和低Dk的臺階阻抗結(jié)構(gòu)。假如對數(shù)量多電路施行評估，這種略成角度的相對位置比大部分?jǐn)?shù)工程師所如果的絕對完全一樣排列更為常見，由于玻璃纖維編制并不老是完美的網(wǎng)格。玻璃纖維編制的大多地區(qū)范圍有可能會偏斜，縱然電路圖形是嚴(yán)明的網(wǎng)格，但玻璃纖維編制在電路某些地區(qū)范圍有可能也并不是網(wǎng)格。

在2018歲暮羅杰斯對玻璃纖維效應(yīng)施行了研討4，并于2018年十月舉行了一個網(wǎng)絡(luò)研究會（可在微波雜志網(wǎng)站上取得）。思索問題了很多電路配備布置，但研討重點放在一項針對玻璃纖維相交的點-束和束-張嘴的標(biāo)準(zhǔn)樣式（如圖6b）中，由于它是77 GHz交通工具雷達(dá)中的PCB顯露出來的大致相似報告陳述問題。本研討認(rèn)為合適而使用純聚四氟乙烯（PTFE）和壓延銅為基板的薄層壓板（4mil或0.102mm）材料。剖析了四種不一樣的層壓板，他們之間的主要差別在于不一樣的玻璃纖維加強層。認(rèn)為合適而使用壓延銅有助于減損銅箔外表光潔度帶來的對本實驗的影響。運用沒有填料的純PTFE線路板料料可以閃現(xiàn)出最差的事情狀況，由于補充顆粒可以減小有無玻璃纖維的地區(qū)范圍之間的Dk差別。

為此研討測試了數(shù)百個電路，查緝并尋覓理想的玻璃纖維與導(dǎo)體的正確相對位置，以評估因為部分位置（如圖6b）而具備高Dk和低Dk的電路之間的差別。 圖7供給了77 GHz頻率下玻璃纖維效對付相位響應(yīng)的影響的測試匯總圖。

圖7. 曲線顯露圖6b所示的電路玻璃纖維位置引動的Dk不一樣在相同預(yù)設(shè)和相同材料（4mil厚PTFE）的微帶線電路的相位與頻率的差別。

圖7顯露了具備1080玻璃布的純PTFE線路板材料上微帶線電路的相位與頻率的關(guān)系曲線。這是玻璃布是一種不公平衡的張嘴編制風(fēng)格。另一種是常用于薄電路層壓板是106玻璃布， 它是一種張嘴、均衡且尺寸小的玻璃布。玻璃布樣式的均衡或不公平衡，決定于于玻璃兩個經(jīng)緯上進的玻璃纖維若干和疏密程度。 當(dāng)玻璃纖維在經(jīng)向的玻璃疏密程度與緯向的玻璃疏密程度類同時，它是均衡的，與之相反，它是不公平衡的。 如圖7所示，當(dāng)運用106玻璃布的電路測試相位變動時，微帶線在77 GHz的相位變動為64.7度/英寸。

本實驗還認(rèn)為合適而使用開纖玻璃布的線路板料料。顧名思義，它的玻璃束被絕對攤開像玻璃平板。玻璃交節(jié)還是存在，不過沒有張嘴地區(qū)范圍或張嘴地區(qū)范圍十分小況且一般小于1mil（0.025mm）。 本實驗中運用的開纖玻璃布是1078玻璃布。運用與圖7中的相同預(yù)設(shè)的電路的測試，微帶線在77GHz處的相位變動為13.4度/英寸。

很表面化，玻璃纖維效應(yīng)會對線路板料料的電性能萌生影響，尤其是對于77 GHz交通工具雷達(dá)和其它毫米波應(yīng)用。 當(dāng)在較高頻率下需求嚴(yán)明關(guān)心注視性能時，可運用沒有玻璃布的線路板材料-羅杰斯企業(yè)的RO3003和RO3003G2層壓板等線路板料料。這兩種材料沒有編制布加強，因為這個不會因玻璃纖維效應(yīng)而對高頻電路板而產(chǎn)習(xí)慣能影響。但材料的強度性能還是美好，絕對保證77 GHz交通工具雷達(dá)以及其它微波電路板和毫米波電路板性能可預(yù)先推測性和應(yīng)用的靠得住性。