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        毫米波頻率下PCB線路板材料的特性表征_線路板廠

          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,Chenetal.1等人發表的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300GHz的頻率范圍內。


          電路測試vs原材料測試


          通常有兩大類的測試方法用于確定線路板材料的Dk或Df(損耗角正切或tanδ):即原材料測量,或者在由材料制成的電路進行測量?;谠牧系臏y試依賴于高質量可靠的測試夾具和設備,直接測試原材料可以獲得Dk和Df值?;陔娐返臏y試通常是使用常見電路并從電路性能中提取材料參數,例如測量諧振器的中心頻率或頻率響應。原材料的測試方法通常會引入了測試夾具或測試裝置相關的不確定性,而電路測試方法包含來自測試電路設計和加工技術的不確定性。由于這兩種方法不同,測量結果和準確度水平通常不一致。

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          例如,由IPC定義的X波段夾緊式帶狀線測試方法,是一種原材料的測試方法,其結果就無法與相同材料的電路測試的Dk結果一致。夾緊式帶狀線原材料測試方法是將兩片待測材料(MUT)夾在一個特殊的測試夾具中來構建一個帶狀線諧振器。在待測材料(MUT)和測試夾具中的薄諧振器電路之間會有空氣,空氣的存在會降低測量的Dk。如果在相同的線路板材料上進行電路測試,與沒有夾帶空氣,測得的Dk是不同的。對于通過原材料測試確定的Dk公差為±0.050的高頻線路板材料,電路測試將得到約±0.075的公差。


          線路板材料是各向異性的,通常在三個材料軸上具有不同的Dk值。Dk值通常在x軸和y軸間差別很小,因此對于大多數高頻材料,Dk各向異性通常指在z軸和x-y平面之間進行的Dk比較。由于材料的各向異性,對于相同的待測材料(MUT),測量得到的z軸的Dk與x-y平面上的Dk是不同的,盡管測試方法和測試得到的Dk的值都是“正確的”。


          用于電路測試的電路類型也會影響被測Dk的值。通常,使用兩種類型的測試電路:諧振結構和傳輸/反射結構。諧振結構通常提供窄帶結果,而傳輸/反射測試通常是寬帶結果。使用諧振結構的方法通常更準確。

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