IC Alttrate - Millimeter dalga frekansiyasında devre masallarının karakterizi

PCB devre masalının dielektrik konstantı (Dk) veya yaklaşık dielektrik konstantı, isimden sabit görünüyor olsa da, sürekli bir konstant değildir. Örneğin, frekans ile materyal değişikliklerin Dk. Aynı şekilde, farklı Dk test metodları aynı materyalde kullanılırsa, farklı Dk değerleri de ölçülenebilir, bu test metodları doğru olsa bile. Dört tahtası maddeleri, 5G ve gelişmiş sürücü yardım sistemleri gibi milimetre dalga frekanslarında artık kullanılır, Dk'in frekansları ile değişikliklerini anlamak ve Dk test metodu "uyumlu" olduğu için çok önemli.

IEEE ve IPC gibi kurumlar bu konuyu tartışmak için komitelere bağlı olmasına rağmen, milimetre dalga frekanslarında devre masalının Dk'ini ölçülemek için en iyi endüstri standart test metodu yok. Bu ölçüm metodlarının eksikliği yüzünden değil. Aslında, Chen et al. 1 tarafından yayınlanan bir referans kağıdı Dk'i ölçüleme metodlarından 80'den fazla tanımlamış. Ancak hiçbir metod ideal değil. Her metodun avantajları ve sıkıntıları var, özellikle 30-300 GHz frekans menzilinde.Çirket test ve ham materyal test.

Genelde devre tahtası maddelerinin Dk ya da Df (kaybı tangens ya da tan Î'yi) belirlemek için kullanılan iki tür test metodları var: ham maddeleri ölçülmek ya da materyallerden yapılan devreleri ölçülmek. Zehirli materyal tabanlı testi yüksek kaliteli ve güvenilir test fixterlerine ve ekipmanlarına bağlı, ve Dk ve Df değerleri, hatırlık materyallerini doğrudan deneyerek alınabilir. Dört tabanlı testi genellikle ortak devreler kullanır ve devre performansından materyal parametreleri çıkarır, bir resonatörün merkez frekansiyonu ya da frekans cevabını ölçüyor. Sürekli materyal test metodları genelde test fixtürleri veya test cihazları ile ilgili kesinlikleri tanıtır. Halbuki devre test metodları test altında devre tasarımından ve işleme teknolojisinden emin olmaları içeriyor. Çünkü bu iki metod farklı, ölçüm sonuçları ve doğruluk seviyeleri genelde uyumsuz.

Örneğin, IPC tarafından tanımlanmış X grup çarpılmış strip çizgi test yöntemi hatta materyal test yöntemidir ve sonuç aynı materyalin devre testinin Dk sonuçlarına uyumlu olamaz. Striptiz türünün test metodu test altında iki parça materyal (MUT) özel test fixtüründe strip çizgi resonatörü in şa etmek. Testdeki materyal ve ince resonator devrelerin arasında hava olacak ve hava varlığı ölçülü Dk'i azaltır. Eğer devre testi aynı devre masalı üzerinde yapılırsa, ölçülü Dk farklıdır çünkü giriş havası yok. Yüksek frekans devre tahtası maddeleri için çift maddeler test tarafından tanımlanmış ±0.050 toleransıyla Dk toleransıyla devre testi yaklaşık ±0.075 toleransi alacak. devre tahtası maddeleri anisotropik ve genelde üç maddeler aksında farklı Dk değerleri vardır. Dk değeri genelde x-aksi ve y-aksi arasında küçük bir farklılık vardır. Yani en y üksek frekans maddeleri için Dk anisotropi genelde z-aksi ve x-y uça ğı arasındaki Dk karşılaştırmasını anlatır. Materialin anisotropisi y üz ünden, aynı materyalin teste edilmesi için, z-aksindeki ölçülü Dk x-y uçağındaki Dk'den farklıdır. test metodu ve Dk değeri her ikisi de "doğru" olsa da, devre testi için kullanılan devre türü de ölçülü Dk değerini etkiler. Genelde iki tür test devreleri kullanılır: rezonant yapı ve yayılma/refleks yapısı. Resonant yapıları genelde kısa grup sonuçlarını sağlar, yayılma/yansıtma testleri genelde geniş grup sonuçlarını sağlar. Resonant yapısını kullanma yöntemi genellikle daha doğrudur.

Test metodlarının örnekleri Yıllardır yüksek frekans devre tahtası üreticileri tarafından kullanılmış ve devre tahtasının z-aksindeki Dk ve Df (tan Î’yi) belirlemek için güvenilir bir yöntemdir. Teste edilecek materyal örnek için kolayca bağlı strip çizgi rezonantörü oluşturmak için bir çarpma fixtürü kullanıyor. Resonatörün ölçülü kalite faktörü (Q) Q yüklemez, bu yüzden kablo, bağlantı ve fiks kalibresi son ölçü sonuçlarına ufak etkisi vardır. Denemeden önce bakar çarpılmış devre tahtası bütün bakra yağmuru etkilenmesi gerekiyor ve sadece dielektrik raw maddeler substratı teste ediliyor. Dört ham maddeleri bazı çevre koşulları altında belirli bir boyutta kesilir ve resonator devresinin iki tarafında çarpılara yerleştirilir (1. Şekil).

Resonator 2,5 GHz frekans ile yarı dalga uzunluğu rezonatör olarak tasarlanmıştır. Dördüncü rezonans frekansı 10 GHz, bu da Dk ve Df ölçüleri için genellikle kullanılan rezonans noktası. Aşa ğıdaki rezonans noktasını ve rezonans frekansiyonunu kullanabilirsiniz. Hatta be şinci rezonans frekansiyonu kullanabilir, ama harmonik ve sıkıcı dalgaların etkisi yüzünden daha yüksek rezonans noktası genelde kaçınır. Dk'i ölçüp çıkarın ve yaklaşık izin verileceği yerde n rezonans frekans noktaların ın sayısı, c boş uzayda ışık hızı, fr rezonans orta frekansı ve ΔL bağlantı boşluğunda elektrik alanın yüzünden gelen elektrik uzunluğun uzantısını kompenser ediyor. Ayrıca tan δDf'i ölçümden çıkarmak çok basit. Bu, rezonans en yüksekliğinin 3dB bandgenişliğine bağlı kaybı eksi rezonantör devrele bağlı konduktör kaybı (1/Qc). Yaklaşık olsa da, bu formüller başlangıç Dk değerini belirlemek için faydalı. Elektromagnetik (EM) alan çözücüsü ve doğru resonatör devre boyutunu kullanarak daha doğru Dk elde edebilir. Dk ve Df ölçülürken kolayca birleşmiş resonatörler kullanarak resonatör yükleme etkisini azaltır. Eğer rezonans en yüksekliğinde giriş kaybı 20 dB'den az olursa, boş bir bağlantı olarak kabul edilebilir. Bazı durumlarda rezonans en yüksekliğini çok zayıf bir birliği yüzünden ölçülemez. Bu genellikle daha ince devrelerde oluyor. Daha az devre materyalleri, genelde milimetre dalga uygulamalarında kullanılır çünkü frekans yüksek, dalga uzunluğu kısa ve devre boyutunu küçük.