Leiterplattentechnisch - Das Verständnis der spezifischen Bedeutung des Dk-Werts von Leiterplattenmaterialien kann Designänderungen reduzieren

Das Verständnis der spezifischen Bedeutung des Dk-Werts von Leiterplattenmaterialien kann Designänderungen reduzieren

In der Entwicklungsphase von PCB Schaltung, es durchläuft normalerweise mehrere Schaltungsdesign Iterationen, einschließlich Schaltungstests, Neugestaltung und Aufbereitung. Diese Mehrfachänderungen können zu erhöhten Kosten führen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Projekt vier bis acht Änderungen von der Entwicklung bis zur Markteinführung durchläuft. Die am häufigsten verwendete Methode ist die Verwendung von Schaltungssimulationssoftware für genaue Simulation, was die Anzahl der Änderungen und die damit verbundenen Kosten erheblich reduzieren kann.

Es gibt viele sehr gute Simulationssoftware-Tools, die es Schaltungsentwicklern ermöglichen, die elektrische Leistung der Schaltung vorherzusagen. Alle ähnlichen Schaltungssimulationen basieren auf Schaltungsmodellen, die eng mit der Impedanz und Einfügedämpfung der Schaltung zusammenhängen. Viele Leistungen und Attribute der Schaltung können durch Schaltungssimulation erhalten werden, aber die tatsächliche Schaltungsleistung und das Simulationsergebnis des Simulationsmodells haben oft bestimmte Unterschiede. Einige Unterschiede sind gering; andere sind sehr wichtig.

Vor der Eingabe der Daten in die Simulationssoftware, Der Designer muss die spezifische Bedeutung und Details der ausgefüllten Daten verstehen. Aufgrund der einzigartigen erwarteten Leistung der Schaltung, alle Simulationsmodelle sind unterschiedlich, so dass die Eingabedaten möglicherweise nicht genau mit dem Modell übereinstimmen. Die Ungenauigkeit der Simulationsergebnisse kann durch die vom Benutzer bei der Definition des Modells eingegebenen Daten verursacht werden. Manchmal, es kann die Fahrlässigkeit des Benutzers sein, oder die Informationen, die der Benutzer für richtig hält, tatsächlich ungenau sind. One of the potential inaccuracies is the value of the dielectric constant (Dk) of the Leiterplattenmaterial used in the circuit. Es ist möglich, dass der Dk-Wert selbst genau ist, Benutzer können jedoch die Art und Weise, wie der Dk-Wert erhalten wird und was er repräsentiert, missverstehen und unsachgemäße Verwendung verursachen.

Die Dk eines jeden dielektrischen Materials hängt von der Frequenz ab. Mit anderen Worten, wenn das gleiche Material und die gleiche Prüfmethode getestet werden, wird der Dk-Wert leicht unterschiedlich sein, wenn er mit verschiedenen Frequenzen getestet wird. Normalerweise im Frequenzbereich von einigen MHz bis 5GHz~10GHz variiert Dk leicht mit der Frequenz. Bei den meisten verlustarmen Schaltungsmaterialien weist die Dk-Frequenzkurve eine leichte negative Steigungsänderung von 10 GHz auf 250 GHz auf. Unter Berücksichtigung dieses Frequenzbereichs und entsprechend der Polarisierung des Schaltungsmaterials sinkt Dk normalerweise unter 2%. Für eine genauere Schaltungsmodellierung sollten Dk-Daten von Materialien verwendet werden, die mit der gleichen Frequenz wie die Schaltung erzeugt werden.

Ein weiteres Problem ist die Anisotropie, die normalerweise für den in der Schaltungssimulation verwendeten Dk-Wert leichter zu ignorieren ist. Die meisten Schaltungsmaterialien sind anisotrop, was bedeutet, dass Dk unterschiedliche Werte auf den drei Achsen des Materials hat. Es ist sehr häufig, dass die Z-Achse (Dickenrichtung) Dk des Schaltungsmaterials von der x-y Ebene Dk des Materials abweicht. Die Dk-Werte der X- und Y-Achse sind in der Regel ähnlich, aber die Dk-Werte der X-, Y- und Z-Achse sind normalerweise sehr unterschiedlich. Darüber hinaus gibt es viele Dk-Prüfmethoden zur Materialprüfung. Einige Prüfmethoden bewerten nur die Eigenschaften des Materials auf der Z-Achse, und einige Methoden bewerten die Eigenschaften der X-Y-Ebene.

Wenn die Dk-Informationen, die von Designern in ihrem Modell verwendet werden, in der X-Y-Ebene (anstatt in der Z-Achse) liegen, sind sie möglicherweise nicht für ihr spezifisches Modell geeignet. Es ist sehr hilfreich zu wissen, welche Testmethode verwendet wird, um Dk und die Testfrequenz zu bestimmen, um Dk-Wert zu erhalten.

Für die meisten Hochfrequenz-Leiterplattenmaterialien, Der Dk-Wert ist normalerweise um 4 oder niedriger, und die Anisotropie ist normalerweise nicht so signifikant. In den meisten Fällen, Die Differenz zwischen dem Dk-Wert der Z-Achse und der X-Y-Ebene beträgt nicht mehr als 3%. Allerdings, für nicht gefüllte Glasgewebe verstärkte Schaltungsmaterialien, die Dk-Differenz kann viel höher sein.

Bei Materialien mit einem höheren Dk-Wert (z.B. Materialien mit einem Dk-Wert größer oder gleich 6) unterscheidet sich der Dk-Wert der X-Y-Ebene deutlich vom Dk-Wert der Z-Achse. Für diese Materialien liegt aufgrund der Anisotropie der Unterschied in Dk des Materials normalerweise zwischen 5% und 15% (der tatsächliche Wert hängt vom spezifischen Material ab). Mit einigen Ausnahmen haben einige High-Dk-Materialien sehr wenig Anisotropie. In jedem Fall sollten Designer Anisotropie berücksichtigen, wenn Materialien mit höheren Dk-Werten verwendet werden.

Schließlich sollte der Designer den durch das Testverfahren erhaltenen Dk-Wert verwenden, der der Schaltungsdesignstruktur am ähnlichsten ist, und die Frequenz ist die gleiche. Aufgrund der begrenzten Anzahl von Prüfmethoden und der breiten Palette von Schaltungsanwendungen kann es für Konstrukteure schwierig sein, eine gute Übereinstimmung zwischen der Prüfmethode und ihrem Modell zu finden. In jedem Fall sollte der Designer verstehen und versuchen, das universelle