PCBニュース - 衛星通信システムのためのPCB材料の選択方法

衛星通信システムのためのPCB材料の選択方法

PCBメーカー宇宙は人間の探査の領域である, but the orbiting satellites that provide satellite communications (satcom) to the earth and its affiliated infrastructure still seem so far out of reach. 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ボード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の材料. いくつかのPCB材料は衛星システムの厳しい要求に応えることができる, そして、特別な特性を持つそれらのPCB材料だけは、有能でありえます.

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では，pcb材料の低いガス放出速度が重要な条件である。ガス放出速度は、PCB材料のような固体中に捕捉されたガスの放出である。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。そして、それは回路とシステムの誤動作を引き起こすかもしれません。

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、この標準を使用して、内部のSP - R 22 Aテスト方法とともに、真空条件の下でデフレの後、材料の質量変化をテストするために、ガス放出率を評価します。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pcb材料のtmmシリーズは，高い信頼性を必要とする衛星通信システムに適用できることが分かった。これは、一連のセラミックス、炭化水素と熱硬化性ポリマーから構成されます。z軸方向（厚さ方向）の比誘電率（dk値）は3 . 27〜12 . 85の範囲であり，優れた特性は衛星軌道軌道に非常に適しており，同様に作業環境に適している。

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。

PCB材料が衛星に適しているかどうかを測定する方法? 重要な特性指標の一つは、PCB材料の動作温度に対する誘電率変化率である. 理想的に, 宇宙で使用されるPCB材料は広い温度範囲に適したものではない, 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 material can clearly reflect the stability of the material. 商用で, 産業, ミリタリーシステム, と宇宙環境, PCB材料は大きな温度変動に耐える必要がある. 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. PCB材料の誘電率の変化は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材料を使用する必要がある。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以上の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。温度変化を伴う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。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線路や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、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。

温度変化は宇宙空間で使用されるPCB材料の選択において決定的役割を果たす, and another key parameter that circuit designers care about is the coefficient of thermal expansion (CTE) of PCB materials. CTEは加熱及び冷却時のPCB材料の寸法変化を測定するために用いることができる. ほとんどのPCB材料が膨張し、ある程度まで収縮するので, CTEが0 ppmの材料/テンキー度kは非常に稀である. 理想的に, CTE値は、可能な限り低く、又は導電材料の値に近い値でなければならない, such as copper foil covering the PCB material (CTE is about 17 ppm/°C), 媒体と銅箔が接触することによって、温度ストレスによる変化が最小限になる. The CTE value of TMM material 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. IPCBは高精度である, 高品質 PCBメーカー, などのアイソレータ, 高周波PCB, 高速PCB, IC基板, ICボード, インピーダンス, HDI PCB, 剛性フレックス基板, ブラインドブラインド, 高度PCB, マイクロ波PCB, Telfon PCB及び他のIPCBはPCB製造において良好である.