Technique RF - Constante diélectrique et propriétés de perte diélectrique des plaques PCB haute fréquence

Avec la technologie et les produits PCB haute fréquence occupant une position de plus en plus importante, le développement des cartes PCB haute fréquence a également augmenté à grande vitesse. Un des aspects les plus importants est le choix d'un matériau ayant une faible constante diélectrique et un faible facteur de perte diélectrique. Il s'agit d'un projet de performance important pour la carte PCB haute fréquence pour atteindre une haute vitesse et haute fréquence. L'article discute de la relation entre la constante diélectrique et les pertes diélectriques des matériaux de substrat et expose leur relation avec l'environnement extérieur afin d'évaluer et d'utiliser de manière rationnelle et correcte divers matériaux de substrat dans la fabrication de PCB.

Préface

Actuellement, il existe principalement trois types de cartes haute fréquence commerciales:

(1) plaques de polytétrafluoroéthylène (PTFE); (2) PPO thermodurcissable (oxyde de Polyphénylène); (3) substrat en polybutadiène réticulé et substrat composite en résine époxy (fr - 4). Les substrats en PTFE présentent l'avantage de faibles pertes diélectriques, de faibles constantes diélectriques, de faibles variations avec la température et la fréquence, proches du coefficient de dilatation thermique des feuilles de cuivre métallique déjà largement utilisées. Les substrats préparés par coopération de polytétrafluoroéthylène, de fibres de verre et de céramiques, tels que les séries ro3200, ro3210, ro4003, etc., sont déjà capables de répondre aux exigences de permittivité diélectrique de 2,2 à 10,8, avec des fréquences de fonctionnement allant de 30 MHz à 30 GHz. Bien que la fabrication de plaques à micro - ondes en polytétrafluoroéthylène se soit développée rapidement, le processus correspondant s'est amélioré sur la base du processus traditionnel de fabrication de circuits imprimés fr - 4. À l'heure actuelle, le développement rapide des produits d'information électroniques, en particulier des dispositifs à micro - ondes, l'amélioration considérable de l'intégration, ainsi que les exigences de numérisation, de haute fréquence, de polyvalence et d'applications dans des environnements spéciaux, posent des défis aux cartes à haute fréquence en polytétrafluoroéthylène ordinaire et aux processus de fabrication. Pour les propriétés à haute vitesse et à haute fréquence des PCB micro - ondes, c'est principalement par deux voies technologiques: d'une part, faire de ce développement un câblage à haute densité, un câblage et un espacement fins, une petite ouverture, une finesse et une conduction et une isolation de haute fiabilité. Sexe De cette manière, la distance de transmission du signal peut être encore réduite pour réduire ses pertes en transmission. D'autre part, il est nécessaire d'utiliser un matériau de substrat présentant des caractéristiques de vitesse élevée et de fréquence élevée. La mise en œuvre de ce dernier nécessite une connaissance plus approfondie de l'industrie de ce type de matériau de substrat, des travaux de recherche pour identifier et maîtriser les méthodes de contrôle précises du processus, afin de répondre aux exigences du matériau de substrat choisi et du processus de fabrication, des performances et des coûts. Atteindre le but d'un match raisonnable.

Propriétés de la constante diélectrique et des pertes diélectriques des cartes PCB haute fréquence

On voit que plus la constante diélectrique du substrat est faible, plus le signal se propage rapidement. Pour obtenir des vitesses de transmission de signaux élevées, il est donc nécessaire de rechercher et de développer des matériaux de substrat à faible permittivité diélectrique.

La constante diélectrique, en plus d'influencer directement la vitesse de transmission du signal, détermine en grande partie l'impédance caractéristique. On voit que les principaux facteurs influençant l'impédance caractéristique sont: (1) La constante diélectrique µr du substrat; (2) épaisseur diélectrique H; (3) Largeur W du fil; (4) plus la constante diélectrique du substrat est faible, plus l'impédance caractéristique est grande.

Dans les circuits à grande vitesse, des valeurs d'impédance caractéristiques élevées sont nécessaires et des matériaux à faible constante diélectrique doivent être étudiés et développés. Dans le même temps, pour obtenir une impédance stable en continu dans un circuit numérique PCB à grande vitesse, le matériau du substrat doit avoir une constante diélectrique stable.

1 relation entre les pertes de transmission de signal sur PCB et les caractéristiques de la bande haute fréquence

Les pertes diélectriques dans les pertes de transmission sur les circuits conducteurs sont principalement déterminées par la constante diélectrique (islaµr) et le facteur de perte diélectrique (Tan islaµr) de la couche isolante du matériau du substrat. L'effet sur les pertes de transmission est directement proportionnel à la taille des îlots et des îlots de Tan et est lié à la fréquence lorsque le milieu fonctionne. Sous la même île ou île de Tan, plus la fréquence est élevée, plus les pertes de transmission sont importantes.