정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
인쇄회로기판 DK가 증가함에 따라 인쇄회로기판 재료의 위상 일치성을 제어하는 것이 점점 어려워지고 있다.보드 재료의 변화를 정확하게 예측하는 것은 간단하거나 일반적인 작업이 아닙니다.고주파 고속 PCB의 신호 위상은 처리하는 전송선의 구조와 회로기판 재료의 개전 상수(DK)에 크게 좌우된다.매체의 Dk가 낮을수록(예를 들어 공기의 Dk는 약 1.0) 전자파가 더 빨리 전파된다.Dk가 증가함에 따라 파의 전파가 느려지고 이런 현상은 전파 신호의 위상 응답에도 영향을 줄 수 있다.전파 매체의 Dk가 변경되면 파형 위상이 변경됩니다. 더 낮거나 더 높은 Dk는 전파 매체에서 신호의 속도를 그에 따라 더 빠르거나 더 느리게 하기 때문입니다.
재료의 PCB 회로 DK는 일반적으로 각 방향의 이성으로 길이, 너비 및 두께(x, Y 및 Z축에 해당)의 3차원(3D)에서 DK 값이 다릅니다.일부 특수한 유형의 회로 설계의 경우 Dk의 차이뿐만 아니라 회로 제조가 위상에 미치는 영향도 고려해야 한다.PCB 작동 주파수가 증가함에 따라 위상 안정성과 예측 가능성이 점점 더 중요해질 것이며, 특히 5세대 (5G) 셀룰러 무선 통신 네트워크 인프라 장비와 전자 보조 차량 중 고급 운전자 보조 시스템 (ADAS) 과 같은 마이크로파 및 밀리미터파 주파수에서 더욱 중요해질 것이다.
그렇다면 어떤 이유로 회로기판 재료의 Dk가 바뀌었을까?경우에 따라 PCB의 Dk 차이는 재료 자체에 의해 발생합니다 (예: 구리 표면의 거친 정도의 변화).다른 경우에도 PCB 제조 프로세스가 DK 변경을 초래할 수 있습니다.또한 높은 작동 온도와 같은 열악한 작업 환경에서도 PCB 회로 Dk가 변경됩니다.재료의 특성, 제조 공정, 작업 환경, 심지어 Dk 테스트 방법 등을 이해함으로써 PCB Dk가 어떻게 변화하는지 연구합니다.이렇게 하면 PCB의 변화를 더 잘 이해하고 예측할 수 있으며 그 영향을 최소화할 수 있습니다.
각방향 이성은 회로기판 재료의 중요한 성질이며, Dk의 성질은 3차원 수학의"장량"과 매우 비슷하다.세 축의 서로 다른 Dk 값은 3D 공간에서 전파량과 전장 강도의 차이를 초래합니다.회로에 사용되는 전송선의 유형에 따라 결합 구조를 가진 회로의 위상은 재료의 각 방향 이성을 통해 변경될 수 있으며 회로의 성능은 보드 재료의 위상 방향에 따라 달라집니다.일반적으로 보드 재료의 각방향 이성은 보드의 두께와 작동 빈도에 따라 달라지며 Dk 값이 낮은 재료는 각방향 이성이 작습니다.충전 강화 재료는 또한 이러한 변화에 도움이됩니다: 유리 섬유 강화 재료가 있는 PCB 재료는 일반적으로 유리 섬유 강화 재료가 없는 PCB 재료보다 더 큰 각방향 이성을 가지고 있습니다.위상이 핵심 지표이고 PCB의 Dk가 회로 설계 모델링의 일부인 경우 두 재료 사이의 Dk 값을 설명하고 비교하는 것이 동일한 방향 축의 Dk에 적용됩니다.측정 방법을 포함한 PCB 재료 Dk를 변경하는 다양한 요소에 대한 자세한 내용은 Rogers의 웹 세미나"전로 재료 및 제조가 PCB 회로 Dk 변화 및 위상 일관성에 미치는 영향 이해(PCB 재료 및 제조 프로세스가 PCB Dk 변화 및 위상 일관성에 미치는 영향 이해)"를 참조하십시오.
설계 Dk 자세히 살펴보기
회로의 유효한 Dk는 특정 유형의 전송선에서 전자파가 전파되는 방식에 따라 달라집니다.전송선에 따라 전자파 일부는 PCB의 개전 재료를 통해 전송되고 다른 일부는 PCB 주변의 공기를 통해 전송된다.공기의 Dk 값 (약 1.00) 은 어떤 회로 재료의 값보다 낮기 때문에 유효한 Dk 값은 본질적으로 조합된 Dk 수치이며, 전송선 도체에서 전파되는 전자파, 전매체 재료에서 전파되는 전자장 및 베이스 주위의 공기에서 전파되는 전파의 그룹 합작에 의해 결정된다.'디자인 Dk'는 서로 다른 전송선 기술, 제조 방법, 도선, 심지어 Dk를 측정하는 데 사용되는 테스트 방법의 종합적인 영향을 고려하여'유효 Dk'보다 더 실용적인 Dk를 제공하려고 한다. 디자인 Dk는 회로 형태의 재료를 테스트할 때 추출한 Dk로,또한 회로 설계 및 시뮬레이션에 가장 적합한 Dk 값입니다.설계 Dk는 회로의 유효 Dk가 아니라 유효 Dk를 측정하여 결정된 재료 Dk이며, 설계 Dk는 회로의 실제 성능을 반영할 수 있습니다.
두께가 다른 PCB 전매질 재료 중 도체 동박의 표면 거친도는 PCB 회로 DK를 설계하는 위상 응답에 다른 영향을 미친다. 기판이 두꺼운 재료는 일반적으로 동박 도체 표면 거친도의 영향을 덜 받는다.거친 표면을 가진 동박 도체의 경우에도 설계 Dk 값은 라이닝 재료의 매체 Dk에 더 가깝습니다.예를 들어, Rogers의 6.6 밀이 RO4350B–¢ 회로 기판 재료는 8~40GHz에서 평균 3.96으로 설계되었습니다.두께가 30밀귀인 같은 재료의 경우 같은 주파수 범위 내에서 설계 Dk는 평균 3.68로 낮아졌다.재료 기저 두께가 다시 두 배 (60 밀귀) 가 될 때 설계 Dk는 3.66이며 이는 유리 섬유 강화 층 압판의 매체의 고유 Dk입니다.
위의 예에서 볼 수 있듯이 두꺼운 기판은 동박의 거친 정도에 영향을 덜 받고 디자인 Dk 값이 상대적으로 낮습니다.그러나 처리 회로를 생산하기 위해 두꺼운 회로 기판을 사용하는 경우, 특히 신호 파장이 작은 밀리미터파 주파수에서는 신호 폭과 위상의 일관성을 유지하기가 더 어렵습니다.고주파 회로는 일반적으로 재료의 미디어 부분이 Dk 및 회로 성능 설계에 미치는 영향이 적은 얇은 회로 기판에 더 적합합니다.얇은 PCB 기판의 신호 손실과 위상 성능은 도체의 영향을 많이 받는다.밀리미터파 주파수에서 회로 재료의 설계 Dk의 경우, 그들은 동박 표면의 거친 정도와 같은 도체 특성에도 두꺼운 기판보다 더 민감합니다.
전송선 회로를 선택하는 방법
무선 주파수/마이크로파 및 밀리미터파 주파수에서 회로 설계 엔지니어는 마이크로밴드, 막대 및 접지공면파도(GCP)와 같은 전통적인 전송선 기술을 사용합니다.각 기술은 서로 다른 설계 방법론, 설계 과제 및 관련 이점을 제공합니다.예를 들어 GCPW 회로의 결합 동작의 차이는 회로 설계 DK에 영향을 줄 수 있다. 긴밀하게 결합된 GCPW 회선과 긴밀한 간격을 가진 전송선의 경우 공면 결합 영역 사이에 공기를 사용하고 손실을 최소화함으로써 더욱 효과적인 전자기 전파를 실현할 수 있다.결합 컨덕터의 측면 벽이 높은 두꺼운 구리 컨덕터를 사용함으로써 결합 영역에서 더 많은 공기 경로를 사용하면 회로 손실을 최소화할 수 있지만 구리 컨덕터의 두께를 줄이는 적절한 효과를 이해하는 것이 더 중요합니다.
많은 요소들이 지정된 회로와 보드 재료의 설계 Dk에 영향을 줄 수 있습니다.예를 들어, 보드 재료의 온도 계수 Dk(TCDk)는 작동 온도가 설계 Dk와 성능에 미치는 영향을 측정하는 데 사용됩니다.TCDk 값이 낮을수록 보드 재료의 온도 의존도가 줄어듭니다.이와 마찬가지로 높은 상대 습도 (RH) 는 회로 기판 재료의 설계 Dk를 증가시킬 수 있으며 특히 높은 흡습성을 가진 재료의 경우 더욱 그렇습니다.보드 재료의 특성, 회로 제조 공정 및 작업 환경의 불확실성은 PCB 보드 재료 설계의 Dk에 영향을 미칩니다.이러한 특성을 이해하고 설계 과정에서 고려해야만 영향을 최소화할 수 있습니다.
