PCB科技 - 尋找適合毫米波資料介電常數的測試方法

尋找適合毫米波資料介電常數的測試方法

這個 毫米波 (mm Wave) 頻率 was once a section of spectrum reserved 對於 research and development (RD). 然而, 毫米波s現已廣泛使用. With the expansion of advanced driver assistance systems (ADAS) and its millimeter-wave radar safety systems, and fifth-generation (5G) cellular communication technology to higher 頻率, 全世界數十億人將使用毫米波頻率. 這意味著對支持28 GHz或更高頻率的PCB資料的需求也將繼續增長. 描述如此高的頻率 環行 board 資料, 例如, 頻率約為80 GHz, and it is necessary to measure the dielectric constant (Dk) or relative dielectric constant of the 資料位於 毫米波 頻率. 然而, 在如此高的頻率範圍內, 現時尚無明確的行業標準.

介電常數是大多數電路板資料最關心的問題，因為它影響工作頻率下電路的尺寸。 由於波長隨著頻率的新增而减小，特別是在毫米波頻率下，囙此電路尺寸變得非常小，囙此準確地知道電路資料的Dk非常重要。 本質上，資料的介電常數Dk或相對介電常數可以定義為資料位於兩塊金屬板之間時存儲的電荷量與金屬板處於真空或空氣中時存儲的電荷量的比率。 真空的Dk為“1”，任何其他資料的Dk都高於真空。

Dk基礎知識

大多數電路板資料供應商使用的測量方法是公認的行業標準方法，並在特定測試頻率下進行量測，如10GHz或以下。 在毫米波頻率下，也有一些量測電路板資料Dk的方法，但這些方法不如低頻率下使用的測試方法那樣廣為人知。

在毫米波頻率下準確量測Dk的困難是什麼？ 要量測資料的Dk值，可以對被測原材料（MUT）進行測試，也可以將原材料加工成某種形式的參攷電路，然後對電路進行測試。 無論是射頻、微波還是毫米波頻率，電路板資料的Dk特性通常是各向異性的。 囙此，當使用試驗方法確定資料的Dk值時，還需要確定試驗資料的Z軸（厚度方向）或X-Y平面（資料的長度和寬度）的Dk。 對於不同的資料方向，這些值通常不同，並且通常是頻率的函數。 囙此，對於毫米波電路設計工程師來說，不能假設Z軸上10 GHz處的Dk值等於相同資料下XY平面上60 GHz處的Dk值。 在毫米波頻率下精確量測電路資料的Dk對於許多即將到來的毫米波應用及其電路設計工程師來說非常重要。

篩選候選人標準

有許多方法可以確定毫米波頻率下資料的Dk值。 然而，沒有一種方法被IEEE或IPC等科技標準組織接受為行業標準測試技術。 然而，一些Dk測試方法提供了非常好的測量精度和重複性，使其成為毫米波Dk量測標準的候選。

微帶差分相位長度法是毫米波Dk量測科技之一，可以作為一種潜在的標準。 這是一種基於電路的測試方法。 在該方法中，在被測資料上製造多個不同長度的50歐姆微帶傳輸線電路。 這樣，通過量測兩個電路的相位角差，可以獲得被測資料的Dk特性。 由於受試資料的Dk可能會發生變化，在確定資料的Dk時，兩個微帶電路應盡可能接近，以將資料Dk變化的影響降至最低。 您可以使用頻率覆蓋率高達110GHz的高精度向量網絡分析儀（VNA）來測試MUT上兩個不同長度的微帶電路的S參數和相位量測。

確定毫米波頻率下電路板資料Dk值的另一種方法是環形諧振器法，其中環形諧振器是在MUT上製作的測試電路。 這些諧振電路的尺寸和設計參數可以準確地反映諧振頻率的細節。 當在MUT上對環形諧振器進行精確處理時，可以通過量測諧振頻率準確地推斷出資料的介電常數等資訊。 通過使用VNA量測毫米波頻率下間隙耦合環形諧振器的響應，並將這些響應與商用電磁場（EM）計算軟件提供的基於數值的結果進行比較，可以根據輸入軟件的電路尺寸和條件選取MUT的Dk值。

當然, 在實際應用中, 尤其是對於 毫米波 circuit, 電路尺寸和公差可能會導致量測的諧振頻率發生變化, 從而導致被測資料的Dk值出現誤差. 導線寬度和 電路板(MUT) thickness will also affect the frequency of the ring resonator. 此外, 環形諧振器電路上的銅箔厚度可能在 電路板. 電路銅厚度的變化會影響間隙耦合環形諧振器的耦合和諧振頻率. 因此, 當應用環形諧振器試驗方法確定 電路板 材料 at 毫米波 頻率, 有必要儘量減少電路銅厚度的變化. 關鍵的.

上述方法是許多成熟方法中的兩種經典方法 電路板 資料Dk值測試技術, 可作為行業標準方法用於量測和 電路板資料 Dk at 毫米波 頻率. 這兩種都是基於電路的測試方法, 也可以使用基於原材料的其他測試方法.

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