Технология PCB - диэлектрическая постоянная PCB на частотах миллиметровых волн

Диэлектрическая постоянная (Dk) или относительная диэлектрическая постоянная плата PCB материал не является постоянным, хотя он по имени похож на константу. например, ДК материала изменяется с частотой. так же, если на одном и том же материале используется другой метод испытания DK, также можно измерить различные значения Dk, Даже если эти методы тестирования точны. По мере того, как материалы плат все чаще используются на миллиметровых частотах, например, 5G и система поддержки старших пилотов, важно знать, как меняется dk с частотой и какой метод тестирования dk "подходит".

Хотя такие организации, как IEEE и IPC, имеют специальные комитеты для обсуждения этого вопроса, в настоящее время нет стандартных промышленных методов испытаний для измерения Dk материала платы на миллиметровой частоте. Это не из - за отсутствия методов измерения. На самом деле, Справочные документы, опубликованные Чэнем и другими. описание более 80 методов тестирования Dk. Однако, нет идеального способа. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, особенно в частотном диапазоне от 30 до 300 ГГц.

Проверка схемы и испытания сырья

Обычно для определения Dk или Df (тангенс угла потерь или остров тан) материала платы используются два основных типа испытаний: измерение сырья, или замер в цепи из материала.

Тестирование на основе сырья зависит от высококачественных и надежных испытательных приспособлений и оборудования, значения Dk и Df могут быть получены путем прямого тестирования исходного материала. испытания на основе схем обычно проводятся с использованием общедоступных схем и извлекаются из характеристик схемы параметры материала, например, измерение центральной частоты или частоты резонатора. Методы тестирования сырья обычно привносят неопределенность, связанную с испытанием зажимов или испытательного оборудования, Методы тестирования цепей включают в себя неопределенность, связанную с методами проектирования и обработки схем. Потому что эти два способа различны,результаты измерений и уровень точности обычно не совпадают.

например, Метод тестирования полосы X - диапазона, определенный IPC, является методом тестирования сырья, результат не совпадает с результатами испытания схемы из одного и того же материала. Метод испытания сырья с захватной полосой состоит в том, чтобы зажать два измеренных материала (MUT) в специальном испытательном приспособлении для создания ленточного резонатора. Воздух будет находиться между измеренным материалом (MUT) и тонкими резонаторами в испытательном приспособлении, наличие воздуха уменьшает наблюдаемый Dk. Если испытания проводились на одном и том же PCB - материале, измеренный Dk отличается от Dk без воздуха. Допуск для DK ±0.050 определяется испытанием сырья, Допуски к тестированию схемы примерно ±0.075.

материал платы анизотропный и обычно имеет разную величину dk на трех осях материала. значения Dk обычно отличаются друг от друга по оси x и оси y, поэтому для большинства высокочастотных материалов дифференциация Dk обычно указывает на сравнение Dk между ось z и плоскостью x - y. из - за анизотропности материала для одного и того же испытательного материала (MUT) осевой Dk, измеренный на z, отличается от Dk на xy плоскости, хотя метод испытания и измеренные значения Dk являются "правильными".

тип схемы, используемой для испытания схемы, также влияет на измеренное значение dk. обычно используются два типа тестовых схем: резонансная структура и структура пропускания / отражения. резонансная структура обычно дает узкополосные результаты, а тестирование на прозрачность / отражение обычно дает широкополосные результаты. методы использования резонансной структуры обычно более точны.

Пример метода тестирования

Типичным примером испытаний сырья является метод связывания полос в X - диапазоне. Он используется производителями высокочастотных ПХБ в течение многих лет и является надежным способом определения Dk и Df (Tan Island) на оси z материала платы. Он использует приспособление, которое позволяет образцу измеренного материала (MUT) образовывать полосчатый резонатор с свободной связью. Коэффициент массы измерений резонатора (Q) - Q холостой нагрузки, а калибровка разъема и приспособления мало влияет на окончательные результаты измерений. перед испытанием бронза необходимо травить все медные фольги, Испытания проводились только на базе диэлектрического сырья. исходный материал цепи в определённых условиях резан до определенного размера и помещен в зажим по обе стороны цепи резонатора. Диэлектрическая постоянная