Tecnologia RF - Caratteristiche della costante dielettrica e della perdita dielettrica della scheda PCB ad alta frequenza

Poiché la tecnologia e i prodotti PCB ad alta frequenza occupano una posizione sempre più importante, anche lo sviluppo di piastre PCB ad alta frequenza è aumentato ad alta velocità. Uno degli aspetti più importanti è la selezione di materiali con bassa costante dielettrica e basso fattore di perdita dielettrica. Questo è un elemento di prestazione importante per le piastre ad alta frequenza PCB per ottenere alta velocità e alta frequenza. L'articolo discute la relazione tra la costante dielettrica del materiale del substrato e la perdita dielettrica ed elabora la relazione tra loro e l'ambiente esterno, in modo che i vari materiali del substrato possano essere ragionevolmente e correttamente valutati e utilizzati nella fabbricazione del PCB.

Prefazione

Attualmente, ci sono tre tipi principali di piastre commerciali ad alta frequenza:

(1)piastre di politetrafluoroetilene (PTFE); (2) PPO termoindurente (ossido di polifenile); (3) substrati polibutadiene reticolati e substrati compositi di resina epossidica (FR-4). Il substrato del PTFE presenta i vantaggi di piccola perdita dielettrica, piccola costante dielettrica e piccolo cambiamento con temperatura e frequenza e vicino al coefficiente di espansione termica del foglio di rame metallico che è stato ampiamente usato. I substrati preparati dalla collocazione di PTFE, fibra di vetro e ceramica, come RO3200, RO3210, RO4003 e altre serie sono stati in grado di soddisfare i requisiti della costante dielettrica da 2,2 a 10,8 e della gamma di frequenza di lavoro da 30 MHz a 30 GHz. Sebbene la produzione di schede a microonde in PTFE si stia sviluppando rapidamente, il processo corrispondente è migliorato dal tradizionale processo di produzione del circuito stampato FR-4. Allo stato attuale, il rapido sviluppo di prodotti informativi elettronici, in particolare dispositivi a microonde, l'integrazione notevolmente migliorata e i requisiti di digitalizzazione, alta frequenza, multifunzionalità e applicazione in ambienti speciali hanno sfidato la scheda ad alta frequenza generale PTFE e il processo di produzione. Per le caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza dei PCB a microonde, è principalmente attraverso due approcci tecnici: da un lato, questo sviluppo è realizzato in cablaggio ad alta densità, fili sottili e spaziatura, piccole aperture, sottigliezza e alta affidabilità di conduzione e isolamento. Sesso. In questo modo, la distanza di trasmissione del segnale può essere ulteriormente accorciata per ridurre la sua perdita nella trasmissione. D'altra parte, è necessario utilizzare materiali di substrato con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza. La realizzazione di quest'ultimo richiede all'industria di sviluppare una comprensione più approfondita di tali materiali substrati, lavoro di ricerca per scoprire e padroneggiare metodi di processo di controllo accurati, in modo da raggiungere i materiali substrati selezionati e i requisiti di processo di fabbricazione, prestazioni e costi. Per raggiungere lo scopo di una corrispondenza ragionevole.

Caratteristiche della costante dielettrica e della perdita dielettrica della scheda PCB ad alta frequenza

Si può vedere che più bassa è la costante dielettrica del substrato, più veloce il segnale si propaga. Pertanto, al fine di ottenere un alto tasso di trasmissione del segnale, è necessario ricercare e sviluppare un materiale di substrato con una bassa costante dielettrica.

Oltre a influenzare direttamente la velocità di trasmissione del segnale, la costante dielettrica determina anche l'impedenza caratteristica in larga misura. Può essere espresso come Si può vedere che i principali fattori che influenzano l'impedenza caratteristica sono: (1) la costante dielettrica ε r del substrato; (2) spessore dielettrico h; (3) la larghezza del filo w; (4) lo spessore del filo t e così via. Più piccola è la costante dielettrica del substrato, maggiore è l'impedenza caratteristica.

Nei circuiti ad alta velocità sono richiesti valori di impedenza caratteristici elevati e materiali con costanti dielettriche basse devono essere studiati e sviluppati. Allo stesso tempo, al fine di ottenere un'impedenza continua e stabile nel PCB del circuito digitale ad alta velocità, il materiale del substrato deve avere una costante dielettrica stabile.

1 Il rapporto tra la perdita di trasmissione del segnale sul PCB e le proprietà del foglio ad alta frequenza

La perdita dielettrica nella perdita di trasmissione sul circuito conduttore è principalmente dominata dalla costante dielettrica (εr) e dal fattore dielettrico di perdita (tan δ) dello strato isolante del materiale del substrato. L'influenza sulla perdita di trasmissione è proporzionale alla grandezza di ε r e tan δ, ed è correlata alla frequenza del mezzo quando funziona. Sotto lo stesso ε r o tan δ, maggiore è la frequenza, maggiore è la perdita di trasmissione.