Lubang penghindar kegagalan termal papan RF frekuensi tinggi: cara mencocokkan media secara akurat dengan koefisien konduktivitas termal yang sesuai
Parameter inti konduktivitas termal untuk berbagai jenis bahan
| Jenis Bahan | Konduktivitas termal yang khas | Fitur Inti |
|---|---|---|
| Substrat keramik aluminium nitrida (AlN). | 150~180 W/mK | Konduktivitas termal yang sangat tinggi, CTE mendekati chip silikon, secara signifikan mengurangi tekanan termal |
| Substrat keramik aluminium oksida | ~20~30 W/mK | Ketahanan suhu yang sangat kuat, cocok untuk skenario-frekuensi tinggi, keras, dan berdaya-tinggi di atas 50GHz |
| Substrat berbahan dasar aluminium berdaya tinggi | Lebih besar dari atau sama dengan 0,8 W/mK | Biaya sedang, cocok untuk skenario RF konvensional berdaya sedang hingga tinggi |
| PTFE berisi keramik (seperti Taconic RF-60) | 0,4 W/mK | Menyeimbangkan kerugian dielektrik yang rendah dan konduktivitas termal dasar, cocok untuk{{0}skenario frekuensi tinggi dalam komunikasi dan kontrol industri |
| Rogers RO5870 | 0,22 W/mK | Kehilangan dielektrik rendah, cocok untuk radar daya konvensional 8-40GHz dan skenario gelombang milimeter 5G |
| Rogers RO5880 | 0,2 W/mK | Df sangat rendah, dioptimalkan untuk skenario kerugian rendah gelombang milimeter |
| FR4 yang dimodifikasi | 0,3~0,5 W/mK | Biayanya sangat rendah, hanya cocok untuk skenario-berdaya rendah dan-frekuensi rendah di bawah 2,5GHz |
Prinsip penilaian inti untuk memilih koefisien konduktivitas termal
Tingkat daya pencocokan prioritas: Untuk skenario aliran panas tinggi seperti amplifier-daya tinggi dan radar udara, substrat keramik AlN lebih disukai untuk menghindari panas berlebih lokal yang dapat menyebabkan kegagalan perangkat; Dalam skenario komunikasi konvensional berdaya rendah hingga sedang, material{{1}frekuensi tinggi berbasis PTFE dengan daya 0,2~0,5 W/mK dapat memenuhi persyaratan.
Mempertimbangkan kinerja listrik-frekuensi tinggi: Indeks Df tidak dapat dikorbankan demi mencapai konduktivitas termal yang tinggi. Pita frekuensi gelombang milimeter harus memastikan Df Kurang dari atau sama dengan 0,002. Berdasarkan premis ini, konduktivitas termal harus dimaksimalkan untuk menghindari hilangnya sinyal diubah menjadi panas tambahan.
Pencocokan sinkron CTE: Koefisien ekspansi termal dari bahan yang dipilih harus mendekati chip inti seperti GaAs dan silikon untuk mencegah retaknya solder selama siklus suhu. Substrat keramik memiliki keunggulan signifikan dalam hal ini.
Prioritas verifikasi simulasi: Data simulasi menunjukkan bahwa dalam kondisi Df yang sama, peningkatan konduktivitas termal dari 0,2 W/mK menjadi 1,5 W/mK dapat mengurangi kenaikan suhu per unit daya masukan sebesar 0,82 derajat /W. Di bawah daya input 50W, pendinginan keseluruhan bisa mencapai 40 derajat, yang jauh lebih baik daripada sekadar mengurangi efek pembuangan panas Df.
Skema pemilihan optimal untuk skenario tipikal
Skenario daya tinggi untuk komunikasi radar/satelit militer: Pilih substrat keramik AlN dengan konduktivitas termal 150-180 W/mK, dan gabungkan dengan lapisan dielektrik PTFE berisi keramik untuk mencapai kehilangan sinyal yang sangat rendah dan kemampuan pembuangan panas terbaik.
Skenario radar yang dipasang di kendaraan gelombang milimeter 5G/77GHz: Rogers RO5870 lebih disukai, dengan konduktivitas termal 0,22 W/mK yang dapat memenuhi persyaratan pendinginan daya konvensional sekaligus memastikan Df Kurang dari atau sama dengan 0,0012, menyeimbangkan kinerja dan biaya.
Skenario kontrol industri/komunikasi daya kecil dan menengah: Pilih bahan PTFE berisi keramik seperti Taconic RF-60, dengan konduktivitas termal 0,4 W/mK yang sesuai untuk sebagian besar skenario, sekaligus memiliki stabilitas konstan dielektrik yang sangat baik dan kompatibilitas pemrosesan yang kuat.
Skenario berbiaya rendah,-frekuensi rendah,-daya rendah: FR4 yang dimodifikasi dengan konduktivitas termal tinggi dipilih, dengan koefisien konduktivitas termal lebih besar dari atau sama dengan 0,8 W/mK, cocok untuk skenario RF tidak keras di bawah 2,5GHz, sehingga sangat mengontrol biaya material.