Диелектричната константа е ключов показател заВисока - честотаPCB платки, които имат решаващо влияние върху производителността на предаването на сигнала.
Основни концепции за диелектрична константа
Диелектричната константа, известна още като пропускливост, е ключово физическо количество, което измерва способността на диелектричните материали да съхраняват електрическа енергия под действието на електрическо поле. Във високи - честотни печатни платки, диелектричната константа отразява характеристиките на реакцията на материала към електрическите полета. Когато към платката за PCB се прилага електрическо поле, поляризацията на диелектриката генерира индуцирани заряди. Колкото по -висока е диелектричната константа, толкова повече енергия съхранява материалът, и толкова по -бавна е скоростта на разпространение на електрическото поле в него. От микроскопична гледна точка атомите или молекулите в диелектриците са засегнати от електрическо поле, причинявайки промени в разпределението на заряда и образуват електрически диполи, които са склонни да се приведат в съответствие с посоката на електрическото поле, като по този начин се отразяват на електрическото поле. Различните материали имат различни способности за поляризация поради разликите в атомната структура и молекулния състав, което води до различни диелектрични константи. Например, диелектричната константа на въздуха е близо до 1, докато диелектричната константа на високата - честотна PCB платки обикновено е между 2-10.
Фактори, влияещи върху диелектричната константа на високата - честотни платки за печатни платки
Химичен състав на ламарина
Системата за смола оказва значително влияние върху диелектричната константа. Диелектричната константа на политетрафлуоретиленовата смола е около 2,2, което е подходящо за сценарии, които изискват висока скорост на предаване на сигнала; Диелектричната константа на термореактивната полифениленова етер смола е между 3.0 - 3.8; Системата за въглеводородна смола варира от 2,5 до 3,5; Обикновената епоксидна смола не е подходяща за висока - честота и високоскоростни приложения поради своите полярни групи и диелектрична константа от 4-5. В допълнение, добавянето на ниски диелектрични константирани пълнители като керамика може да промени вътрешното разпределение на електрическото поле на дъската и да намали еквивалентната диелектрична константа. Платът от стъклени влакна като армиращ материал има диелектрична константа от 6-7. Неравномерното съдържание и разпределението на плат от стъклени влакна може да причини регионални разлики в диелектричната константа на дъската, влияещо на предаването на сигнала.
Фактори на околната среда
Увеличаването на температурата ще засили топлинното движение на материалните молекули, ще промени междумолекулните взаимодействия и ще увеличи диелектричната константа. Както при конвенционалните FR-4 листове, диелектричната константа може да варира с до 20% между 0-70 градуса, което влияе на забавянето на сигнала. Влажността е еднакво критична, с водна диелектрична константа до 70. След като дъската абсорбира водата, разпределението на електрическото поле се променя и диелектричната константа се увеличава. Във влажна среда качеството на предаване на сигнал се влияе лесно.
честота
При високи - честотни електрически полета, поляризацията на диелектрика не може да бъде в крак с промените в електрическото поле, степента на поляризация отслабва и диелектричната константа намалява. Приемайки обикновениFR-4Платката като пример, диелектричната константа е около 4,7 при 1 мегагерц, намалявайки до 4,19 при 1 Gigahertz, а промяната се забавя над 1 Gigahertz. Високата честота и високата - платки за скорост
Влиянието на диелектричната константа върху високочестотната PCB предаване на сигнала
Скорост на предаване на сигнала
Според електромагнитната теория скоростта на предаване на сигналите в лист е обратно пропорционална на квадратния корен на диелектричната константа. Ниските диелектрични постоянни плаки могат значително да подобрят скоростта на предаване на сигнала, да намалят латентността и да отговорят на нуждите на сценарии като 5G комуникация и високо - предаване на данни за скоростта. Ако RF веригата на 5G базови станции използва ниско диелектрични постоянни политетрафлуоретиленови листове, това може ефективно да подобри ефективността на предаване на сигнала.
Характерен импеданс
Характеристичният импеданс е важен параметър във висок - честотен дизайн на PCB, а изчислението му е свързано с диелектричната константа. Отклонението в диелектричната константа може да доведе до отклонение на характеристичния импеданс от дизайнерската стойност, което води до отражение на сигнала и затихване. В RF веригите несъответствието на импеданса може да генерира стоящи вълни и да намали работата на веригата, така че прецизният контрол на диелектричната константа е от решаващо значение.
затихване на сигнала
Високите диелектрични материали имат висока степен на поляризация, силни междумолекулни взаимодействия и са склонни към абсорбираща енергия на сигнала и превръщането му в топлинна енергия, което води до затихване на сигнала. В дълъг - разстояние високо - предаване на скорост на скорост, като високо - скоростни табла и линии за свързване на центъра за данни, избирането на ниска диелектрична константа и дъски с ниски загуби могат ефективно да намалят затихването на сигнала и да гарантират качеството на предаването.
Метод за измерване на диелектрична константа на високата - честотна платка за PCB
Метод на преносната линия
Методът на преносната линия обикновено се използва, включително метод на микро -линия и метод на лентата на лентата. Методът на MicroStrip Line използва платка като диелектричен субстрат, измерва параметрите на предаване чрез мрежов анализатор и обратно препоръчва електрически константи. Това е стандартен метод, който следва съответните спецификации на Международния Ръководство за методи за тестване на асоциацията на електронната индустрия. Правилото на линията на лентата използва резонатор на лентата за измерване на резонансната честота и коефициент на качество и комбинира теоретични или симулационни изчисления за изчисляване на сложната диелектрична константа. Подходящ е за измерване на неизвестни диелектрични постоянни материали
Резонансен метод
Резонансният метод включва поставяне на проба, направена от ламарина в резонансна кухина, и изчисляване на диелектричната константа въз основа на промените в резонансната честота и коефициента на качество на кухината преди и след поставяне. Този метод има висока точност, но изисква строго оборудване и подготовка на пробите и често се използва за прецизни лабораторни измервания.
Изисквания за диелектрична константа на високата - честотни платки за печатни платки в различни сценарии за приложение
5G комуникационно поле
Модулите често използват дъски за въглеводородни смоли или политетрафлуоретиленови дъски с диелектрична константа от 2,5-3,5
5G сигналите имат висока честота и бърза скорост на предаване, което изисква ниска диелектрична константа и добра честотна стабилност на дъската, както и добра устойчивост на околната среда. Rf фронт - край
Автомобилно поле за електроника
Автомобилните системи за радар и превозни средства изискват високо - прецизно предаване на сигнал. В приложения за радар на милиметрова вълна се избират листове за термореактивен материал, пълна с керамика с диелектрична константа от 3-4 и силна стабилност, за да се осигури точно предаване на сигнала в сложни среди.
Аерокосмическо поле
Електронното оборудване Aerospace е изправено пред екстремни среди, които изискват стабилна диелектрична константа на дъската в широк температурен диапазон, като същевременно отговарят на изискванията за леко и радиационно съпротивление. Полиимидните субстрати се използват широко поради тяхната висока температурна устойчивост и стабилна диелектрична константа. Диелектричната константа на високата - честотна платка за PCB се влияе дълбоко на производителността на предаването на сигнала, преминавайки през различни аспекти от основните концепции, влияещи на факторите до методите и приложенията за измерване. С развитието на 5G, автомобилната електроника, аерокосмическата и други полета, изследванията и разработването на платки за ПХБ с ниска диелектрична константа и висока стабилност се превърнаха в тенденция, която ще доведе до електронна технология до нови височини.