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Wie wirkt sich Reflow-Löten auf RF-Steckverbinder aus?
Autorin: Janine Love @Samtec, Übersetzt aus dem Englischen
Das Reflow-Löten spielt eine wichtige Rolle für den Erfolg und die Leistung von HF-Steckverbindern mit hoher Bandbreite. Wenn ein HF-Steckverbinder mit hoher Bandbreite zusammen mit einem optimierten Leiterplattenstart verlötet wird, können die Ergebnisse manchmal unvorhersehbar sein. Es ist wichtig, die Ursachen für Schwankungen beim Reflow-Löten zu untersuchen und zu analysieren, welche Techniken eine gleichbleibende Leistung über alle Frequenzen hinweg gewährleisten können.
In einem neuen White Paper von Samtec mit dem Titel "Impacts of Solder Reflow on High Bandwidth RF Connectors" (Auswirkungen des Lötflusses auf HF-Steckverbinder mit hoher Bandbreite) analysieren die Autoren Michael Griesi (RF Design & Simulation Engineering Manager) und Chris Shelly (pensionierter Senior RF/SI Modeling Engineer) die Auswirkungen ihrer Designentscheidungen für einen bestimmten Steckverbinder, seine Leiterplatte und den Prozess. Mithilfe von Simulationen und Messungen geht das Team seinen detaillierten Entwicklungsprozess durch, um das optimale Design zu erreichen und den Lötfluss besser zu kontrollieren.
Das Entwicklungsteam begann mit einem ersten zweiteiligen Kontakt, der in der Abbildung dargestellt ist. Man beachte den "Grabstein"-Effekt, der bei einigen der Mustersteckverbinder festgestellt wurde, wo sie auf der Leiterplatte kippten. Snap-on-Steckverbinder wie dieser müssen fest auf der Leiterplatte sitzen, wobei die Mitte die Leiterplatte berühren muss. Das ursprüngliche Design des Steckverbinders zielte auf eine Bandbreite von 40 GHz ab, wenn er auf eine Leiterplatte gelötet wird; die Simulationen zeigten jedoch eine Leistung von weniger als 25 GHz.
In einem ersten Schritt experimentierte das Designteam mit der Dicke der Goldbeschichtung und dem Ausdehnungskoeffizienten des Isolators. Weitere Themen, die untersucht wurden, waren die Dochtwirkung und die Bildung von Lötaugen, das Design von Leiterplattenpads und die Optimierung des Reflow-Lötprozesses. Das endgültige Design sah eine dünnere Goldbeschichtung, Isolatoren mit höherer Temperatur und einen einteiligen geschwungenen Kontakt vor. Um weitere Leistungsprobleme zu beseitigen, fügte das Team eine Fase an der Unterseite des Steckverbinders, einen Lötkontrollstreifen auf dem PCB-Pad, ein angepasstes Wärmeprofil und weitere Prozessanpassungen hinzu. Alle diese Analysen, Änderungen und die Ergebnisse werden in dem White Paper ausführlich beschrieben.
Die Leistungsherausforderungen, die bei der Entwicklung dieses Steckverbinders auftreten, sind nicht nur bei dieser Art von Steckverbinder gegeben. Bei hohen Frequenzen kommt es auf jedes kleine Detail an. Um eine optimale Leistung zu erzielen, sind robuste Simulationsfunktionen und mehrere Tools zur Fehlerbehebung und Analyse wichtig. Die Herausforderungen, die das Reflow-Löten mit sich bringt, und die Auswirkungen, die es auf die Leistung hat, betreffen alle HF-Steckverbinder mit hoher Bandbreite. Bei Samtec wird weiter an der Simulation, dem Fertigungsprozess, der Leiterplatten- und Steckverbinderkonstruktion gearbeitet, um die Leistung in Gegenwart beim Reflow-Löten zu optimieren.
Sie können das vollständige white paper hier lesen.
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