Technologie PCB - Comprendre la signification spécifique de la valeur DK du matériau de la carte peut réduire les changements de conception

Comprendre la signification spécifique de la valeur DK du matériau de la carte peut réduire les changements de conception

Au cours de la phase de développement d'un circuit PCB, il est courant de passer par plusieurs itérations de conception de circuit, y compris les tests de circuit, la refonte et le retraitement. Ces multiples changements peuvent entraîner une augmentation des coûts. Il n'est pas rare qu'un projet passe de 4 à 8 changements du développement à la mise sur le marché. La méthode la plus courante consiste à utiliser un logiciel de simulation de circuit pour une simulation précise, ce qui peut réduire considérablement le nombre de modifications et les coûts associés.

Il existe de nombreux très bons outils logiciels de simulation qui permettent aux concepteurs de circuits de prédire les performances électriques d'un circuit. Toutes les simulations de circuits similaires sont basées sur des modèles de circuits qui sont étroitement liés à l'impédance et aux pertes d'insertion du circuit. La simulation de circuit permet d'obtenir de nombreuses performances et propriétés d'un circuit, mais il existe souvent une certaine différence entre les performances réelles du circuit et les résultats de simulation du modèle de simulation. Certaines différences sont mineures; Les autres sont très importants.

Avant d'entrer des données dans un logiciel de simulation, les concepteurs doivent comprendre les significations et les détails spécifiques des données de remplissage. Étant donné que les performances attendues du circuit sont uniques et que tous les modèles de simulation sont différents, les données d'entrée peuvent ne pas correspondre exactement au modèle. L'inexactitude des résultats de simulation peut être causée par les données saisies par l'utilisateur lors de la définition du modèle. Parfois, il peut s'agir de la négligence de l'utilisateur ou de ce que l'utilisateur croit être des informations exactes qui sont en fait inexactes. Une des inexactitudes potentielles est la valeur de la constante diélectrique (DK) du matériau PCB utilisé dans le circuit. La valeur DK elle - même peut être exacte, mais l'utilisateur peut mal comprendre comment la valeur DK est obtenue et ce qu'elle représente, ce qui entraîne une mauvaise utilisation.

Le DK de tout matériau diélectrique est lié à la fréquence. En d'autres termes, lorsque les mêmes matériaux sont testés et que la même méthode d'essai est utilisée, les valeurs DK sont légèrement différentes lorsqu'elles sont testées à différentes fréquences. Généralement dans la gamme de fréquences de quelques MHz à 5 GHz ~ 10 GHz, DK varie légèrement avec la fréquence. La courbe de fréquence DK présente une légère variation de pente négative de 10 GHz à 250 GHz pour la plupart des matériaux de circuit à faible perte. Compte tenu de cette gamme de fréquences, et en fonction de la polarisation du matériau du circuit, DK descend généralement en dessous de 2% à mesure que la fréquence augmente. Pour une modélisation plus précise du circuit, les données DK du matériau générées à la même fréquence que le circuit doivent être utilisées.

Un autre problème est l'anisotropie, qui est généralement plus facile à ignorer pour les valeurs de DK utilisées dans la simulation de circuit. La plupart des matériaux de circuit sont anisotropes, ce qui signifie que DK a des valeurs différentes sur les trois axes du matériau. Il est très fréquent que l'axe Z (Direction de l'épaisseur) DK du matériau du circuit diffère du plan X - y DK du matériau. Les valeurs de DK pour les axes X et y sont généralement similaires, mais les valeurs de DK pour les axes X, y et Z sont souvent très différentes. En outre, il existe de nombreuses méthodes de test DK pour tester les matériaux. Certaines méthodes d'essai évaluent uniquement les propriétés du matériau sur l'axe Z, d'autres sur le plan X - y.

Si les informations DK utilisées par un concepteur dans son modèle sont sur le plan X - y (et non sur l'axe Z), elles peuvent ne pas convenir à son modèle particulier. Il est très utile de savoir quelle méthode de test utiliser pour déterminer DK et à quelle fréquence les valeurs de DK sont testées.

Pour la plupart des matériaux de cartes haute fréquence, les valeurs DK sont généralement de l'ordre de 4 ou moins et l'anisotropie est généralement moins importante. Dans la plupart des cas, la différence entre les valeurs de DK de l'axe Z et du plan X - y ne dépasse pas 3%. Cependant, la différence DK peut être beaucoup plus élevée pour un matériau de circuit renforcé en tissu de verre non chargé.

Pour les matériaux ayant des valeurs de DK plus élevées (par example des matériaux ayant des valeurs de DK supérieures ou égales à 6), les valeurs de DK dans le plan X - y sont très différentes des valeurs de DK dans l'axe Z. Pour ces matériaux, la différence de DK du matériau est généralement comprise entre 5 et 15% en raison de l'anisotropie (la valeur réelle dépend du matériau spécifique). À quelques exceptions près, certains matériaux à haute DK ont une très petite anisotropie. Dans tous les cas, les concepteurs doivent tenir compte de l'anisotropie lorsqu'ils utilisent des matériaux ayant des valeurs DK plus élevées.

Enfin, le concepteur doit utiliser la valeur DK obtenue par la méthode de test la plus similaire à la structure de conception du circuit, et la fréquence est la même. En raison du nombre limité de méthodes de test et du large éventail d'applications de circuits, il peut être difficile pour les concepteurs de trouver une bonne correspondance entre la méthode de test et son modèle. Dans tous les cas, les concepteurs doivent comprendre et essayer d'utiliser Universal