Dielektriline konstant on peamine indikaatorkõrge - sagedusPCB -tahvlid, millel on oluline mõju signaali ülekande jõudlusele.
Dielektrilise konstandi põhimõisted
Dielektriline konstant, mida tuntakse ka kui lubadust, on peamine füüsiline kogus, mis mõõdab dielektriliste materjalide võimet elektrivälja toimimisel elektrienergiat säilitada. Kõrgetes - sagedusega trükitud vooluahela tahvlites peegeldab dielektriline konstant materjali reageerimise omadused elektriväljadele. Kui PCB tahvlile rakendatakse elektrivälja, tekitab dielektri polarisatsioon indutseeritud laenguid. Mida suurem on dielektriline konstant, seda rohkem energiat materjali salvestab ja seda aeglasemalt on selles elektrivälja paljunemiskiirus. Mikroskoopilisest vaatenurgast mõjutab dielektrikute aatomid või molekulid elektriväli, põhjustades laadimisjaotuse muutusi ja moodustades elektrivälja suunda, mõjutades seeläbi elektrivälja. Erinevatel materjalidel on erinevad polarisatsiooni võimed aatomi struktuuri ja molekulaarse koostise erinevuste tõttu, mille tulemuseks on erinevad dielektrilised konstandid. Näiteks on õhu dielektriline konstant lähedale 1, samas kui kõrge - sagedusptahvlite dielektriline konstant on tavaliselt vahemikus 2-10.
Kõrge - sageduspcb -plaatide dielektrilise konstandi mõjutavad tegurid
Lehtmetalli keemiline koostis
Vaigusüsteemil on oluline mõju dielektrilisele konstandile. Polütetrafluoroetüleeni vaigu dielektriline konstant on umbes 2,2, mis sobib stsenaariumide jaoks, mis nõuavad suurt signaali ülekandekiirust; Termosettimise polüfenüleeni eetri vaigu dielektriline konstant on vahemikus 3,0 - 3,8; Süsivesinike vaigu süsteem on vahemikus 2,5 kuni 3,5; Tavaline epoksüvaik ei sobi polaarrühmade ja dielektrilise konstandi 4-5 tõttu kõrge - sageduse ja kiirete rakenduste jaoks. Lisaks võivad madala dielektrilise konstantse täiteaine, näiteks keraamika lisamine muuta tahvli sisemist elektrivälja jaotust ja vähendada samaväärset dielektrilist konstanti. Klaaskiust riidena kui tugevdusmaterjal on dielektriline konstant 6-7. Klaaskiust riiete ebaühtlane sisaldus ja jaotus võivad põhjustada tahvli dielektrilise konstandi piirkondlikke erinevusi, mõjutades signaali ülekandumist.
keskkonnategurid
Temperatuuri tõus intensiivistab materjalimolekulide termilist liikumist, muudavad molekulidevahelisi koostoimeid ja suurendab dielektrilist konstanti. Nagu tavaliste FR-4 lehtede puhul, võib dielektriline konstant varieeruda kuni 20% vahemikus 0–70 kraadi, mis mõjutab signaali viivitust. Niiskus on võrdselt kriitiline, vee dielektriline konstant on kuni 70. Pärast seda, kui tahvel vett imab, muutub elektrivälja jaotus ja dielektriline konstant suureneb. Niiskes keskkonnas on signaali edastamise kvaliteet hõlpsasti mõjutatav.
sagedus
Kõrge - sagedusväljade korral ei suuda dielektri polarisatsioon sammu pidada elektrivälja muutustega, polarisatsiooni aste nõrgeneb ja dielektriline konstant väheneb. Tavalise võtmineFR-4Näitena on juhatus, et dielektriline konstant on 1 megahertsi juures umbes 4,7, vähenedes 4,19 -ni 1 gigahertsi juures ja muutus aeglustub üle 1 gigaherzi. Kõrgsagedus ja kõrge - kiirus PCB -plaadid peavad signaali ülekande jõudluse tagamiseks säilitama stabiilse dielektrilise konstandi laias sagedusvahemikus.
Dielektrilise konstandi mõju kõrgsagedusele PCB signaali ülekandele
signaali ülekande kiirus
Elektromagnetilise teooria kohaselt on signaalide ülekandekiirus lehel pöördvõrdeline dielektrilise konstandi ruutjuurega. Madalad dielektrilised konstantplaadid võivad märkimisväärselt parandada signaali edastamise kiirust, vähendada latentsusaega ja vastata selliste stsenaariumide vajadustele nagu 5G kommunikatsioon ja kõrge - kiiruse andmeedastus. Kui 5G baasjaamade raadiosagedusskeem kasutab madalaid dielektrilisi konstantseid polütetrafluoroetüleenilehti, võib see tõhusalt parandada signaali ülekande efektiivsust.
iseloomulik takistus
Iseloomulik impedants on oluline parameeter kõrge - sagedusega PCB disainis ja selle arvutamine on seotud dielektrilise konstandiga. Dielektrilise konstandi kõrvalekalle võib põhjustada iseloomuliku impedantsi kujundusväärtusest kaldumise, põhjustades signaali peegelduse ja sumbumise. RF -ahelates võib impedantsi ebakõla tekitada seisvaid laineid ja vähendada vooluringi jõudlust, seega on dielektrilise konstandi täpne kontroll ülioluline.
signaalide sumbumine
Suure dielektrilise konstantse materjali polarisatsiooni aste, tugev molekulidevaheline interaktsioon, ja nad on altid signaali energia neelamisele ja termiliseks energiaks muundamiseks, mille tulemuseks on signaali nõrgenemine. Pika - kauguses kõrge - kiirusesignaali edastamine, näiteks kõrge - kiiruse tagalauad ja andmekeskuse ühendusliinid, madalad dielektrilised konstantsed ja madalad kadude tahvlid võimaldavad tõhusalt vähendada signaali sumbumist ja tagada edastamise kvaliteedi.
Mõõtemeetod kõrge - Dielektrilise konstandi jaoks PCB -plaadil
Ülekandeliini meetod
Tavaliselt kasutatakse ülekandeliini meetodit, sealhulgas mikrostrip -liini ja ribajoone meetodit. Mikrostrip -liini meetod kasutab tahvlit dielektrilise substraadina, mõõdab ülekandeparameetreid võrguanalüsaatori kaudu ja soovitab pöördvõrdeliselt elektrilisi konstante. See on tööstuse standardmeetod, mis järgib rahvusvahelise elektroonilise tööstuse assotsiatsiooni katsemeetodite käsiraamatu asjakohaseid spetsifikatsioone. Ribajoone reegel kasutab resonantssageduse ja kvaliteediteguri mõõtmiseks ribajoone resonaatorit ning ühendab teoreetilised või simulatsiooni arvutused, et arvutada kompleks dielektriline konstant. See sobib tundmatute dielektriliste materjalide mõõtmiseks
Resonantsmeetod
Resonantsimeetod hõlmab lehtmetallist proovi asetamist resonantsõõnsusesse ja dielektrilise konstandi arvutamist vastavalt õõnsuse resonantssageduse ja kvaliteediteguri muutustele enne ja pärast sisestamist. Sellel meetodil on suur täpsus, kuid see nõuab ranget seadmeid ja proovide ettevalmistamist ning seda kasutatakse sageli laboratoorsete mõõtmiste jaoks.
Nõuded kõrge - sageduspcb -plaatide dielektrilisele konstandile erinevates rakenduse stsenaariumides
5G suhtlusväli
Moodulid kasutavad sageli süsivesinike vaiguplaate või polütetrafluoroetüleenist tahvleid, mille dielektriline konstant on 2,5-3,5
5G signaalidel on kõrge sagedus ja kiire ülekandekiirus, mis nõuab tahvli madalat dielektrilist konstantset ja head sagedusega stabiilsust, samuti head keskkonnakindlust. RF Front - lõpp
Autode elektroonikaväli
Autotööstuse radari- ja sõidukivõrgusüsteemid vajavad kõrget - täpsuse signaali edastamist. Millimeetri laineradarirakendustes valitakse keraamiliste termokogumismaterjalide lehed, mille dielektriline konstant on 3-4 ja tugev stabiilsus, et tagada täpne signaali edastamine keerulises keskkonnas.
lennundusväli
Lennundus Elektroonikaseadmed seisavad silmitsi ekstreemsete keskkondadega, mis vajavad tahvli stabiilset dielektrilist konstanti laias temperatuurivahemikus, vastates samal ajal kerge ja kiirgustakistuse nõuetele. Polüimiidi substraate kasutatakse laialdaselt nende kõrge temperatuuri takistuse ja stabiilse dielektrilise konstandi tõttu. Kõrge - sagedusala PCB -plaat dielektriline konstant mõjutab signaali ülekande jõudlust sügavalt, liikudes läbi erinevaid aspekte põhimõistetest, mõjutades tegureid mõõtmismeetodite ja rakendusteni. 5G, autotööstuse elektroonika, lennunduse ja muude väljade väljatöötamisega on vähese dielektrilise konstandi ja kõrge stabiilsusega PCB -tahvlite uurimine ja arendamine muutunud trendiks, mis viib elektroonilise tehnoloogia uutesse kõrgustesse.