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PCB电路板介电常数测试的基本要求是什么?

 发布时间:2021-08-10 点击量:82
 PCB线路板材料的介电常数(Dk)或相对介电常数并不是恒定的常数 – 尽管从它的命名上像是一个常数。例如,材料的Dk会随频率的变化而变化。同样,如果在同一块材料上使用不同的Dk测试方法,也可能会测量得出不同的Dk值,即使这些测试方法都是准确无误的。随着线路板材料越来越多地应用于毫米波频率,如5G以及先进辅助驾驶系统等领域,理解Dk随频率的变化以及哪种Dk测试方法是“合适”的是非常重要的。
  尽管诸如IEEE和IPC等组织都有专门的委员会来探讨这一问题,但目前还没有一个标准的行业测试方法来测量毫米波频率下线路板材料的Dk。这并不是因为缺乏测量方法,事实上,一篇参考论文中描述了80多种测试Dk的方法。但是,没有哪一种方法是理想的,每种方法都具有它的优点和不足,尤其是在30到300 GHz的频率范围内。
  介电常数是PCB阻抗设计中不可或缺的因子,指相对于真空增强材料储能容量的能力,属于材料本身所固有的电气特性。</span></p><p><span>随着线路板向高频高速发展,对控制传输线阻抗的精度要求越来越高,而板材商提供介电常数值一般采用谐振腔法测得,且介电常数受到频率影响,在不同频率下存在差异,设计中如何取值才能提高阻抗的精度。提供一种准确并与使用设计模型匹配的介电常数值至关重要,同时如何测量及选取介电常数需引起板材商和PCB生产厂商重视。
  ε或Dk,叫介电常数,是pcb电路板电极间充以某种物质时的电容与同样构造的真空电容器的电容之比,通常表示某种材料储存电能能力的大小。当ε大时,储存电能能力大,电路中电信号传输速度就会变低。通过pcb电路板上电信号的电流方向通常是正负交替变化的,相当于对基板进行不断充电、放电的过程,在互换中,电容量会影响传输速度,而这种影响,在高速传送的装置中显得更为重要。ε低表示储存能力小,充、放电过程就快,从而使传输速度亦快。所以,在高频pcb板的传输中,要求介电常数低。
  另外还有一个概念,就是介质损耗。电介质材料在交变电场作用下,由于发热而消耗的能量称之谓介质损耗,通常以介质损耗因数tanδ表示。ε和tanδ是成正比的,高频电路亦要求ε低,介质损耗tanδ小,这样能量损耗也小。
  高频pcb板的基本要求
  1、由于是高频信号传输,要求成品印制板导线的特性阻抗是严格的,板的线宽通常要求±0.02mm(严格的是±0.015mm)。因此,蚀刻过程需严格控制,光成像转移用的底片需根据线宽、铜箔厚度而作工艺补偿。
  2、这类印制板的线路传送的不是电流,而是高频电脉冲信号,导线上的凹坑、缺口、针孔等缺陷会影响传输,任何这类小缺陷都是不允许的。有时候,阻焊厚度也会受到严格控制,线路上阻焊过厚、过薄几个微米也会被判不合格。
  3、热冲击288℃,10秒,1~3次,不发生孔壁分离。对于聚四氟乙烯板,要解决孔内的润湿性,作到化学沉铜孔内无空穴,电镀在孔内的铜层经得起热冲击,这是作好Teflon孔化板的难点之一。正因为如此,许多基材厂商研发生产出ε高一点,而化学沉铜工艺同常规FR4作法一样的替代品,Rogers Ro4003(ε3.38)和西安704厂的LGC-046(ε3.2±0.1)就是这类产品。
  4、 翘曲度:通常要求成品板0.5~0.7%。
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