マイクロ波技術 - 衛星通信システムに適したPCB材料の選択方法

宇宙は人類の最後の探検領域かもしれない, but the orbiting satellites that provide satellite communications (satcom) to the earth and its auxiliary infrastructure still seem so far away. 電子機器用, スペースは最悪の作業環境の一つかもしれません, そして、衛星の様々なコンポーネントは、失敗してはいけません. 衛星通信システム PCB材料 過酷な環境と軌道上での優れた性能と高い信頼性を維持するために. 少数 PCB材料 衛星システムの厳しい要求に応える, そして、それらだけ PCB材料 特殊な特性を持つことができる.

PCBの材料はどのような種類の空間で作業環境を満たすか 真空環境で働く衛星用, 低ガス放出率 PCB材料 重要な条件. ガス放出速度は固体中に捕捉されたガスの放出である, これらの PCB材料. 一旦ガスが放出されると, それは、衛星の異なる装置の表面で凝縮することができます, これは、回路やシステムの誤動作を引き起こす可能性があります.

通常、デフレ過程は非常に遅く、長い時間がかかり、PCB材料デフレの量を正確に検出する必要がある。米国国家規格協会（ANSI）は、アウトガス排出率の試験方法を開発し、ANSI / ASTM E 595 - 84規格で定義した。国立航空宇宙局（NASA）は、この規格を使用して、内部のSP - R 22 A試験方法と共に真空条件でガスを放出した後の材料の品質変化をテストし、ガス放出率を評価する。テストは、ロジャース- We - Cherno RT / DuroidとTMM炭化水素複合材料PCB材料のようなポリテトラフルオロエチレン（PTFE）に基づく材料がアウトガスに対する耐性が高いとわかりました。

熱硬化性Tmmシリーズ PCB材料 高い信頼性を必要とする衛星通信システムに適用可能であることが証明されている. それは一連のセラミックスから成る, 炭化水素と熱硬化性ポリマー. Its dielectric constant (Dk value) in the z-axis direction (thickness direction) ranges from 3.27から12.85, そしてその優れた特性は軌道周回衛星に非常に適していて、同様に仕事環境に挑戦します.

真空条件に加えて、宇宙空間におけるPCB材料は、従来の応用を超えた様々な極端な温度に適用することができなければならない。宇宙環境は、通常、冷たくて暗いです。衛星が地球の陰にあるとき、大気調節が全くないので、周囲温度は全く低くなります。逆に、衛星が太陽光にさらされると、衛星の動作環境がストーブの温度に到達する。軌道上の衛星はこのような極端な温度の下で循環し続ける。静止衛星や静止衛星の応用においては、回路基板材料に大きな温度衝撃をもたらすので、PCB材料は特に良好な熱特性を有することが要求される。

ハウツーとスタイル PCB材料 衛星に適している? 主要な特性指標の1つは、誘電率の変化率である PCB材料 作動温度で. 理想的に, PCB材料 スペースで使用することは、広い温度範囲にふさわしくありえません, しかし、また、この温度範囲内で誘電率の非常に小さな変化を有する. The temperature coefficient of dielectric constant (TCDK) of the PCB材料 の安定性を明確に反映できる 材料. 商用で, 産業, ミリタリーシステム, と宇宙環境, PCB材料 大気温変動に耐える. 衛星通信で使用される最も高周波伝送線路の特性インピーダンスは. の誘電率の変化 PCB材料 特性インピーダンスの変化を引き起こす, 回路性能の違いにつながる, 振幅・位相特性の変化など.

宇宙回路応用では，誘電率の温度変化による性能変化を低減できる誘電率（tcdk）の低温係数を持つpcb材料を使用することが非常に必要である。tmm材料設計の作業温度範囲は，宇宙環境での衛星の極端な温度に対応できる−55℃°cから＋125°c°まで可能である。極端な温度では、これらのPCB材料の誘電率はほとんど変化しない。誘電率が最も低いTMM材料では、誘電率はわずかに増加する誘電率が6以上であるTMM材料では、誘電率はわずかに減少する。

例えば、10 GHzの周波数でz軸（厚さ）方向に誘電率3.27のTMM 3積層体では、TCDKは非常に低く、＋37 ppm／□Kだけである。温度によるtmm 6 pcb材料の誘電率の減少はほとんど無視できる。Z軸方向の誘電率は6.00であり、−11 ppm／□Kの非常に低いTCDKを有しているが、一般に、TCDKの絶対値が50 ppm／□K以下のPCB材料は、良好な温度特性を有すると考えられる。

TMMシリーズのPCB材料は、広範囲にわたる選択可能な誘電率値を有する回路設計者を提供する。設計者は，pcb材料の誘電率を選択することにより，回路の小型化，省スペース化を実現できる。これは、より高い誘電率値を有するPCB材料を使用することによって達成することができる（伝送線路が同じ特性インピーダンス回路を有する場合、低誘電率値PCB材料の回路の回路規模は比較的大きい）。通常、そのような回路の小型化の価格は、より高い材料定数TCDKであるが、これは、より高い誘電率のTMM材料の場合ではない。例えば、TMM 10の材料は、10 GHzでのZ軸比誘電率9.20であり、TCDKの値は−38 ppm／□Kと低く、極端な微細化を達成するために、Z軸におけるTmm 13 i PCB材料の誘電率は12.85であり、そのTCDK値は−70 ppm／≒Kである。

TMM 13 iのPCB材料は非常に等方性であり、3軸（X、Y、Z）の誘電率は全て12.85に近い。ほとんどの材料は異方性であり、z軸比誘電率はx軸及びy軸比誘電率と異なる。マイクロストリップ及びストリップライン回路のような大部分の回路では、これらの伝送線路のほとんどの電磁界（EM）が材料のこの方向を通過するので、主な懸念はZ軸方向の誘電率である。しかし、X−Y平面内のEM場を有する回路では、等方性材料は予測可能な性能を提供することができる。等方性材料を使用する必要がある回路については、Tmm 10 i材料は、より良い等方性を有し、それは標準的なTMM 10材料のアップグレードされたバージョンである。tmm 10 i材料のz軸比誘電率は，tmm 10材料よりもわずかに高い。TMM 10 iは、10 GHzの周波数で、Z軸比誘電率9.80を有し、TMM 10材料は9.20である。

温度変化は選択の決定的役割を果たす PCB材料 宇宙で使われる, and another key parameter that circuit designers care about is the coefficient of thermal expansion (CTE) of PCB材料. CTEは、3 Dの寸法変化を測定するために使用することができます PCB材料 加熱・冷却. 以来 PCB材料 ある範囲に拡大し、契約する, 材料 0 ppmのCTEで/余度k are very rare. 理想的に, CTE値は可能な限り低く、または導電性の値に近いはずである 材料, 銅箔を覆う PCB材料 (CTE is about 17 ppm/°C), 銅箔と接触している媒体と銅箔が温度で最も小さな変化を生じることができるように. ストレス. TmmのCTE値 材料 on the three axes (X, Y, Z) ranges from 15 to 26 ppm/余度k, 銅にかなり近い. したがって, 大きな温度範囲の衛星環境でも, その回路は依然として信頼性が高い.