PCB 기술 - 밀리미터파 주파수에서 PCB의 개전 상수

PCB 보드 재료의 개전 상수 (Dk) 또는 상대 개전 상수는 상수가 아니지만 이름으로는 상수처럼 보입니다.예를 들어, 재료의 Dk는 주파수에 따라 달라집니다.마찬가지로, 동일한 재료에 다른 Dk 테스트 방법을 사용하는 경우 이러한 테스트 방법이 정확하더라도 다른 Dk 값을 측정할 수 있습니다.회로기판 재료가 5G와 첨단 운전 보조 시스템과 같은 밀리미터파 주파수에 점점 더 많이 사용됨에 따라 주파수에 따른 Dk의 변화와 어떤 Dk 테스트 방법이"적합한지"를 이해하는 것이 매우 중요하다.

IEEE와 IPC와 같은 조직은이 문제를 논의하기 위해 전문 위원회가 있지만 아직 밀리미터파 주파수에서 회로 기판 재료의 Dk를 측정하는 표준 업계 테스트 방법은 없습니다.측정 방법이 부족해서가 아니다.실제로 첸 등 1이 발표한 참고 논문은 Dk를 테스트하는 80여 가지 방법을 기술하고 있다. 그러나 이상적인 방법은 하나도 없다.각 방법에는 특히 30 ~ 300GHz 주파수 범위에서 장점과 단점이 있습니다.

회로 테스트 및 원자재 테스트

일반적으로 보드 재료의 Dk 또는 Df (손실 각도 탄젠트 또는 tan 섬) 를 결정하는 데 사용되는 두 가지 주요 테스트 방법은 원자재 측정 또는 재료로 만든 회로에서 측정됩니다.

원자재 기반 테스트는 고품질의 신뢰할 수 있는 테스트 고정장치 및 장비에 의존하며, 원자재를 직접 테스트하여 Dk 및 Df 값을 얻을 수 있습니다.회로 기반 테스트는 일반적으로 공용 회로를 사용하고 공명기의 중심 주파수 또는 주파수 응답을 측정하는 등 회로 성능에서 재료 매개변수를 추출합니다.원자재 테스트 방법은 일반적으로 테스트 고정장치 또는 테스트 장비와 관련된 불확실성을 도입하지만 회로 테스트 방법에는 테스트 회로 설계 및 처리 기술의 불확실성이 포함됩니다.이 두 가지 방법이 다르기 때문에 측정 결과와 정밀도 수준은 일반적으로 일치하지 않습니다.

예를 들어, IPC가 정의한 X-밴드 밴드 선 테스트 방법은 동일한 재료의 회로 테스트의 Dk 결과와 일치하지 않는 원재료 테스트 방법입니다.그립형 밴드선 원재료 테스트 방법은 전용 테스트 클램프에 두 개의 측정된 재료(MUT)를 끼워 밴드선 공명기를 구축하는 것이다.측정된 재료(MUT)와 테스트 클램프의 얇은 공명기 회로 사이에는 공기가 있어 공기의 존재가 측정된 Dk를 떨어뜨린다. 동일한 PCB 재료에서 회로 테스트를 하면 측정된 Dk는 공기 클램프가 없는 Dk와 다르다.원재료 테스트를 통해 결정된 Dk 공차가 ±0.050인 고주파 회로기판 재료의 경우 회로 테스트는 약 ±0.075의 공차를 얻게 된다.

보드 재료는 각 방향 이성이며 일반적으로 세 개의 재료 축에 서로 다른 Dk 값을 가집니다.Dk 값은 일반적으로 x축과 y축 사이에 아주 작은 차이가 있기 때문에 대부분의 고주파 재료에 대해 Dk 각방향 이성은 일반적으로 z축과 x-y 평면 사이의 Dk 비교를 가리킨다.재료의 각 방향 이성으로 인해 동일한 측정 재료 (MUT) 의 경우 z축의 측정 Dk는 xy 평면의 Dk와 다릅니다. 테스트 방법과 측정 Dk 값이 모두 "올바른" 것이지만.

회로 테스트에 사용되는 회로 유형은 테스트의 Dk 값에도 영향을 줍니다.일반적으로 공명 구조와 전송 / 반사 구조의 두 가지 유형의 테스트 회로가 사용됩니다.공명 구조는 일반적으로 좁은 대역 결과를 제공하지만 투과/반사 테스트는 광대역 결과를 제공합니다.일반적으로 공명 구조를 사용하는 방법이 더 정확합니다.

시험 방법의 예

원자재 테스트의 전형적인 예는 X-밴드 펜치형 선법이다.수년간 고주파 PCB 제조업체에 의해 사용되어 왔으며 회로 기판 재료 Z 축의 Dk 및 Df (tan Isla´) 를 결정하는 신뢰할 수있는 방법입니다.고정장치를 사용하여 측정된 재료(MUT) 샘플을 느슨한 결합의 밴드 선 공명기로 만듭니다.공명기의 측정 품질 인수(Q)는 비어 있는 Q이므로 케이블, 커넥터 및 고정장치의 교정은 최종 측정 결과에 큰 영향을 미치지 않습니다.복동 회로기판은 테스트 전에 모든 동박을 식각하고 전매체 원자재 기판만 테스트해야 한다.회로 원자재는 일정한 환경 조건에서 일정한 크기로 절단되어 공명 회로 양쪽의 고정장치에 배치된다.