PCB Teknik - Millimeter dalga frekansında PCB'nin dielektrik konstantı

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, şimdilik milimetre dalga frekanslarında devre tahtası maddelerinin Dk'ini ölçülemek için standart sanayi test metodu yok. Bu ölçüm metodlarının eksikliği yüzünden değil. Aslında Chen et al. 1 tarafından yayınlanan bir referans kağıdı Dk testi için 80'den fazla metodları tanımlamış. Ancak hiçbir metod ideal değil. Her yöntemin avantajları ve sıkıntıları var, özellikle 30-300 GHz frekans menzilinde.

Döngü test ve ham materyal test

Genelde devre masalı maddelerin Dk veya Df (kaybı tangens veya tan Î'yi) belirlemek için kullanılan iki ana tipi test metodları vardır: ham maddeleri ölçümü veya maddelerden yapılan devrede ölçümü.

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 testi metodları genellikle test fixtürleri veya test cihazları ile ilgili kesinlikleri tanıtır. Halbuki devre testi metodları test 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-grubun çarpılmış strip çizgi test metodu ham materyal test metodu ve sonuçları 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 (MUT) ve testdeki ince resonator devreleri arasında hava olacak ve hava varlığı ölçülü Dk'i azaltır. Eğer devre testi aynı PCB materyalinde gerçekleştirilirse, ölçülü Dk hava girmesinden farklıdır. Yüksek frekans devre tahtası maddeleri için çift maddeler test tarafından tanımlanmış ±0,050 toleransıyla Dk toleransıyla devre testi yaklaşık ±0,075 toleransi alacak.

Dört tahtası maddeleri anisotropik ve genelde üç maddeler aksinde 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 aniotropisi yüz ünden, test altında aynı materyal için (MUT), z aksindeki ölçülü Dk'in xy uçağındaki Dk'den farklıdır. Ama test metodu ve ölçülü Dk değeri ikisi de "doğru".

Dört testi için kullanılan devre türü test altında 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 metodların örnekleri

Çizelge testinin tipik bir örnek, X grup çarpılmış strip çizgi metodu. Yıllardır yüksek frekans PCB üreticileri tarafından kullanıldı ve devre masalının z-aksinde Dk ve Df (tan δ) olduğunu belirlemek için güvenilir bir yöntemdir. Testin (MUT) örneklerinin altındaki materyali kolayca bağlı strip çizgi resonatörü oluşturmak için çarpma fixtürü kullanır. 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 belli bir boyutta kesilir ve resonator devreğin in her iki tarafında çarpılara yerleştirilir.