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PCB電路板介電常數測試的基本要求是什么?

 發布時間:2021-08-10 點擊量:208
 PCB線路板材料的介電常數(Dk)或相對介電常數并不是恒定的常數 – 盡管從它的命名上像是一個常數。例如,材料的Dk會隨頻率的變化而變化。同樣,如果在同一塊材料上使用不同的Dk測試方法,也可能會測量得出不同的Dk值,即使這些測試方法都是準確無誤的。隨著線路板材料越來越多地應用于毫米波頻率,如5G以及先進輔助駕駛系統等領域,理解Dk隨頻率的變化以及哪種Dk測試方法是“合適”的是非常重要的。
  盡管諸如IEEE和IPC等組織都有專門的委員會來探討這一問題,但目前還沒有一個標準的行業測試方法來測量毫米波頻率下線路板材料的Dk。這并不是因為缺乏測量方法,事實上,一篇參考論文中描述了80多種測試Dk的方法。但是,沒有哪一種方法是理想的,每種方法都具有它的優點和不足,尤其是在30到300 GHz的頻率范圍內。
  介電常數是PCB阻抗設計中不可或缺的因子,指相對于真空增強材料儲能容量的能力,屬于材料本身所固有的電氣特性。</span></p><p><span>隨著線路板向高頻高速發展,對控制傳輸線阻抗的精度要求越來越高,而板材商提供介電常數值一般采用諧振腔法測得,且介電常數受到頻率影響,在不同頻率下存在差異,設計中如何取值才能提高阻抗的精度。提供一種準確并與使用設計模型匹配的介電常數值至關重要,同時如何測量及選取介電常數需引起板材商和PCB生產廠商重視。
  ε或Dk,叫介電常數,是pcb電路板電極間充以某種物質時的電容與同樣構造的真空電容器的電容之比,通常表示某種材料儲存電能能力的大小。當ε大時,儲存電能能力大,電路中電信號傳輸速度就會變低。通過pcb電路板上電信號的電流方向通常是正負交替變化的,相當于對基板進行不斷充電、放電的過程,在互換中,電容量會影響傳輸速度,而這種影響,在高速傳送的裝置中顯得更為重要。ε低表示儲存能力小,充、放電過程就快,從而使傳輸速度亦快。所以,在高頻pcb板的傳輸中,要求介電常數低。
  另外還有一個概念,就是介質損耗。電介質材料在交變電場作用下,由于發熱而消耗的能量稱之謂介質損耗,通常以介質損耗因數tanδ表示。ε和tanδ是成正比的,高頻電路亦要求ε低,介質損耗tanδ小,這樣能量損耗也小。
  高頻pcb板的基本要求
  1、由于是高頻信號傳輸,要求成品印制板導線的特性阻抗是嚴格的,板的線寬通常要求±0.02mm(嚴格的是±0.015mm)。因此,蝕刻過程需嚴格控制,光成像轉移用的底片需根據線寬、銅箔厚度而作工藝補償。
  2、這類印制板的線路傳送的不是電流,而是高頻電脈沖信號,導線上的凹坑、缺口、針孔等缺陷會影響傳輸,任何這類小缺陷都是不允許的。有時候,阻焊厚度也會受到嚴格控制,線路上阻焊過厚、過薄幾個微米也會被判不合格。
  3、熱沖擊288℃,10秒,1~3次,不發生孔壁分離。對于聚四氟乙烯板,要解決孔內的潤濕性,作到化學沉銅孔內無空穴,電鍍在孔內的銅層經得起熱沖擊,這是作好Teflon孔化板的難點之一。正因為如此,許多基材廠商研發生產出ε高一點,而化學沉銅工藝同常規FR4作法一樣的替代品,Rogers Ro4003(ε3.38)和西安704廠的LGC-046(ε3.2±0.1)就是這類產品。
  4、 翹曲度:通常要求成品板0.5~0.7%。
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