Dielektrična konstanta je ključni pokazateljvisoka - frekvencijaPCB ploče, koje ključno utječu na performanse prijenosa signala.
Osnovni pojmovi dielektrične konstante
Dielektrična konstanta, poznata i kao propusnost, ključna je fizička količina koja mjeri sposobnost dielektričnih materijala za pohranjivanje električne energije pod djelovanjem električnog polja. U visokim - frekvencijskim tiskanim pločama, dielektrična konstanta odražava karakteristike odgovora materijala na električna polja. Kada se električno polje primijeni na PCB ploču, polarizacija dielektrika stvara inducirane naboje. Što je veća dielektrična konstanta, materijal više energije pohranjuje, a to je sporija brzina širenja električnog polja u njemu. Iz mikroskopske perspektive, atomi ili molekule u dielektricima utječu električno polje, što uzrokuje promjene raspodjele naboja i formirajući električne dipole koje imaju tendenciju da se usklade s smjerom električnog polja, a tako utječu na električno polje. Različiti materijali imaju različite sposobnosti polarizacije zbog razlika u atomskoj strukturi i molekularnom sastavu, što rezultira različitim dielektričnim konstantama. Na primjer, dielektrična konstanta zraka je blizu 1, dok je dielektrična konstanta visoke - frekvencijske ploče PCB obično između 2-10.
Čimbenici koji utječu na dielektričnu konstantu visokih - frekvencijskih PCB ploča
Kemijski sastav lima
Sustav smole ima značajan utjecaj na dielektričnu konstantu. Dielektrična konstanta politetrafluoroetilen smole je oko 2,2, što je pogodno za scenarije koji zahtijevaju visoku brzinu prijenosa signala; Dielektrična konstanta termoosetirajuće polifenilen eterske smole je između 3.0 - 3.8; Sustav smola ugljikovodika kreće se od 2,5 do 3,5; Obična epoksidna smola nije prikladna za visoku - frekvenciju i velike brzine zbog svojih polarnih skupina i dielektrične konstante od 4-5. Pored toga, dodavanje niskih dielektričnih konstantnih punila poput keramike može promijeniti unutarnju raspodjelu električnog polja ploče i smanjiti ekvivalentnu dielektričnu konstantu. Krpa od staklenih vlakana, kao ojačani materijal, ima dielektričnu konstantu od 6-7. Neravni sadržaj i raspodjela krpe od staklenih vlakana mogu uzrokovati regionalne razlike u dielektričnoj konstantu ploče, što utječe na prijenos signala.
okolišni čimbenici
Povećanje temperature pojačat će toplinsko gibanje molekula materijala, mijenjati intermolekularne interakcije i povećati dielektričnu konstantu. Kao i kod konvencionalnih listova FR-4, dielektrična konstanta može varirati do 20% između 0-70 stupnjeva, što utječe na kašnjenje signala. Vlažnost je podjednako kritična, s vodom dielektričnom konstantom do 70. nakon što ploča apsorbira vodu, raspodjela električnog polja se mijenja i dielektrična konstanta raste. U vlažnim okruženjima na kvalitetu prijenosa signala lako utječe.
frekvencija
Pod visokim - frekvencijskim električnim poljima, polarizacija dielektrika ne može pratiti promjene u električnom polju, stupanj polarizacije slabi, a dielektrična konstanta se smanjuje. Uzimajući običanFR-4Na primjer, dielektrična konstanta iznosi oko 4,7 na 1 megahertz, smanjujući se na 4,19 na 1 Gigahertz, a promjena se usporava iznad 1 Gigahertz. Visoke frekvencije i visoke - PCB ploče za brzinu moraju održavati stabilnu dielektričnu konstantu u širokom rasponu frekvencije kako bi se osiguralo performanse prijenosa signala.
Utjecaj dielektrične konstante na visoku frekvencijsku PCB prijenos signala
brzina prijenosa signala
Prema elektromagnetskoj teoriji, brzina prijenosa signala u limu obrnuto je proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante. Niske dielektrične konstantne ploče mogu značajno poboljšati brzinu prijenosa signala, smanjiti kašnjenje i zadovoljiti potrebe scenarija kao što su 5G komunikacija i visoki - prijenos podataka o brzini. Ako RF krug 5G baznih stanica koristi nisko dielektrično konstantno politetrafluoroetilen listove, može učinkovito poboljšati učinkovitost prijenosa signala.
karakteristična impedancija
Karakteristična impedancija važan je parametar u visokoj - frekvencijskim PCB dizajnom, a njegov je izračun povezan s dielektričnom konstantom. Odstupanje u dielektričnoj konstantu može uzrokovati odstupanje od karakteristične impedance od vrijednosti dizajna, što dovodi do refleksije i prigušenja signala. U RF krugovima, neusklađenost impedancije može stvoriti stajaće valove i smanjiti performanse kruga, tako da je precizna kontrola dielektrične konstante presudna.
prigušivanje signala
Visoki dielektrični konstantni materijali imaju visok stupanj polarizacije, snažne intermolekularne interakcije i skloni su apsorbiranju energije signala i pretvaranju u toplinsku energiju, što rezultira prigušivanjem signala. U dugom - visokoj udaljenosti - prijenos signala brzine, poput visokih - BERSALD BARDARDASS i CENTRE CENTER CINDES, odabirom niske dielektrične konstantne i niske ploče s niskim gubicima može učinkovito smanjiti prigušenje signala i osigurati kvalitetu prenošenja.
Metoda mjerenja za dielektričnu konstantu visoke - frekvencijske ploče
Metoda prijenosa
Obično se koristi metoda prijenosa, uključujući metodu Microttrip Line i metodu linije Strip. Metoda Microtrip Line koristi ploču kao dielektrični supstrat, mjeri parametre prijenosa putem mrežnog analizatora i obrnuto preporučuje električne konstante. To je industrijska standardna metoda koja slijedi relevantne specifikacije Priručnika za metode ispitivanja Udruženja Međunarodnog udruženja elektroničke industrije. Pravilo linija trake koristi rezonator linije trake za mjerenje rezonantne frekvencije i faktora kvalitete i kombinira teorijske ili simulacijske izračunavanja za izračunavanje složene dielektrične konstante. Pogodan je za mjerenje nepoznatih dielektričnih konstantnih materijala
Rezonantna metoda
Rezonantna metoda uključuje postavljanje uzorka izrađenog od lima u rezonantnu šupljinu i izračunavanje dielektrične konstante na temelju promjena rezonantne frekvencije i faktora kvalitete u šupljini prije i nakon umetanja. Ova metoda ima veliku točnost, ali zahtijeva strogu opremu i pripremu uzoraka, a često se koristi za precizna laboratorijska mjerenja.
Zahtjevi za dielektričnu konstantu visokih - Frekvencijske PCB ploče u različitim scenarijima aplikacije
5G komunikacijsko polje
Moduli često koriste ploče za smole ugljikovodika ili politetrafluoroetilenske ploče s dielektričnom konstantom od 2,5-3,5
5G signali imaju visoku frekvencijsku i brzu brzinu prijenosa, što zahtijeva nisku dielektričnu konstantnu i dobru frekvencijsku stabilnost ploče, kao i dobru otpornost na okoliš. RF prednji - kraj
Automobilsko polje elektronike
Automobilski sustavi radara i umrežavanja vozila zahtijevaju visok - precizni prijenos signala. U radarskom primjeni milimetara, odabrani su keramički plahti materijala koji ispunjavaju keramiku s dielektričnom konstantom od 3-4 i snažnom stabilnošću kako bi se osigurao točan prijenos signala u složenim okruženjima.
zrakoplovno polje
Aerospace Electronic oprema suočena je s ekstremnim okruženjima koja zahtijevaju stabilnu dielektričnu konstantu ploče u širokom temperaturnom rasponu, istovremeno ispunjavajući zahtjeve lagane otpornosti i zračenja. Poliimidni supstrati se široko koriste zbog visoke temperaturne otpornosti i stabilne dielektrične konstante. Dielektrična konstanta visoke - frekvencijske ploče PCB duboko utječe na performanse prijenosa signala, prolazeći kroz različite aspekte iz osnovnih koncepata, utječući na faktore do metoda mjerenja i primjene. S razvojem 5G, automobilske elektronike, zrakoplovnih i drugih polja, istraživanje i razvoj PCB ploča s niskom dielektričnom konstantnom i visokom stabilnošću postali su trend koji će elektroničku tehnologiju dovesti do novih visina.