La constant dielèctrica és un indicador clau deFreqüència alta -Les plaques de PCB, que tenen un impacte crucial en el rendiment de la transmissió del senyal.
Conceptes bàsics de la constant dielèctrica
La constant dielèctrica, també coneguda com a permissivitat, és una quantitat física clau que mesura la capacitat dels materials dielèctrics d’emmagatzemar energia elèctrica sota l’acció d’un camp elèctric. A les plaques de circuit imprès de freqüència alta -, la constant dielèctrica reflecteix les característiques de resposta del material als camps elèctrics. Quan s’aplica un camp elèctric a la placa PCB, la polarització del dielèctric genera càrregues induïdes. Com més gran sigui la constant dielèctrica, més energia s’emmagatzema el material i més lent la velocitat de propagació del camp elèctric. Des d’una perspectiva microscòpica, els àtoms o molècules en dielèctriques es veuen afectats per un camp elèctric, provocant canvis en la distribució de càrrega i formant dipols elèctrics que tendeixen a alinear -se amb la direcció del camp elèctric, afectant així el camp elèctric. Diferents materials tenen diferents habilitats de polarització a causa de les diferències en l'estructura atòmica i la composició molecular, donant lloc a diferents constants dielèctriques. Per exemple, la constant dielèctrica de l’aire és propera a 1, mentre que la constant dielèctrica de les plaques de PCB de freqüència altes - sol estar entre 2-10.
Factors que afecten la constant dielèctrica de les plaques de PCB de freqüència alta {{0}
Composició química de xapa
El sistema de resina té un impacte significatiu en la constant dielèctrica. La constant dielèctrica de la resina de politetrafluoroetilè és d'aproximadament 2.2, adequada per a escenaris que requereixen una alta velocitat de transmissió de senyal; La constant dielèctrica de la resina de termoseting de polifenilè està entre 3.0 - 3,8; El sistema de resina d’hidrocarburs oscil·la entre 2,5 i 3,5; La resina epoxi ordinària no és adequada per a aplicacions d’alta - i aplicacions d’alta velocitat a causa dels seus grups polars i la constant dielèctrica de 4-5. A més, afegir càrregues constants dielèctriques baixes com la ceràmica pot canviar la distribució de camp elèctric intern del tauler i reduir la constant dielèctrica equivalent. El drap de fibra de vidre, com a material de reforç, té una constant dielèctrica de 6-7. El contingut desigual i la distribució de la tela de fibra de vidre poden causar diferències regionals en la constant dielèctrica del tauler, afectant la transmissió del senyal.
factors ambientals
Un augment de la temperatura intensificarà el moviment tèrmic de les molècules de material, alterarà les interaccions intermoleculars i augmentarà la constant dielèctrica. Igual que amb les làmines FR-4 convencionals, la constant dielèctrica pot variar fins a un 20% entre 0-70 graus, cosa que afecta el retard del senyal. La humitat és igualment crítica, amb una constant dielèctrica d’aigua de fins a 70 anys. Després que el tauler absorbeixi l’aigua, la distribució del camp elèctric canvia i la constant dielèctrica augmenta. En entorns humits, la qualitat de la transmissió del senyal es veu fàcilment afectada.
frecuència
Sota els camps elèctrics de freqüència alta -, la polarització del dielèctric no pot estar al dia dels canvis en el camp elèctric, el grau de polarització es debilita i la constant dielèctrica disminueix. Prenent ordinariFR-4Com a exemple, la constant dielèctrica és d'aproximadament 4,7 a 1 megahertz, disminuint fins a 4,19 a 1 gigahertz i el canvi s'alenteix per sobre d'1 gigahertz. Alta freqüència i alta - Les taules de PCB de velocitat han de mantenir la constant dielèctrica estable en un ampli rang de freqüència per assegurar el rendiment de transmissió del senyal.
La influència de la constant dielèctrica en la transmissió del senyal de PCB d’alta freqüència
Velocitat de transmissió del senyal
Segons la teoria electromagnètica, la velocitat de transmissió dels senyals en un full és inversament proporcional a l’arrel quadrada de la constant dielèctrica. Les plaques constantment dielèctriques baixes poden millorar significativament la velocitat de transmissió del senyal, reduir la latència i satisfer les necessitats d’escenaris com la comunicació 5G i la transmissió de dades de velocitat -. Si el circuit RF de les estacions base 5G utilitza fulls de politetrafluoroetilè constant dielèctrics baixos, pot millorar eficaçment l'eficiència de la transmissió del senyal.
Impedància característica
La impedància característica és un paràmetre important en el disseny de PCB de freqüència alta - i el seu càlcul està relacionat amb la constant dielèctrica. La desviació en constant dielèctrica pot provocar que la impedància característica es desviï del valor de disseny, donant lloc a la reflexió i a l’atenuació del senyal. En els circuits de RF, el desajust d’impedància pot generar ones de peu i reduir el rendiment del circuit, de manera que el control precís de la constant dielèctrica és crucial.
Atenuació del senyal
Els materials constants dielèctrics alts tenen un alt grau de polarització, fortes interaccions intermoleculars i són propensos a absorbir l’energia del senyal i convertir -la en energia tèrmica, donant lloc a l’atenuació del senyal. A Long - Distància alta - Transmissió de senyal de velocitat, com ara els taulers de velocitat de velocitat High - i les línies d'interconnexió del centre de dades, seleccionant les constants dielèctriques baixes i les taules de pèrdua baixa pot reduir eficaçment l'atenuació del senyal i assegurar la qualitat de la transmissió.
Mètode de mesura per a la constant dielèctrica de la placa PCB de freqüència alta -
Mètode de la línia de transmissió
El mètode de la línia de transmissió s'utilitza habitualment, incloent el mètode de la línia de microstrip i el mètode de la línia de tira. El mètode de la línia de microstrip utilitza una placa com a substrat dielèctric, mesura els paràmetres de transmissió a través d’un analitzador de xarxa i recomana inversament constants elèctriques. És un mètode estàndard de la indústria que segueix les especificacions rellevants del manual de mètodes de prova de la indústria electrònica internacional. La regla de la línia de franges utilitza un ressonador de la línia de tira per mesurar la freqüència i el factor de qualitat ressonant i combina càlculs teòrics o de simulació per calcular la constant dielèctrica complexa. És adequat per mesurar els materials dielèctrics desconeguts
Mètode de ressonància
El mètode de ressonància consisteix en col·locar una mostra feta de xapa en una cavitat ressonant i calcular la constant dielèctrica basada en els canvis en la freqüència i el factor de qualitat ressonant de la cavitat abans i després de la inserció. Aquest mètode té una alta precisió, però requereix equips estrictes i preparació de mostres i sovint s’utilitza per a mesures precises de laboratori.
Requisits per a la constant dielèctrica de les plaques de PCB de freqüència High - en diferents escenaris d'aplicació
Camp de comunicació 5G
Els mòduls sovint utilitzen taulers de resina d’hidrocarburs o taulers de politetrafluoroetilè amb una constant dielèctrica de 2,5-3,5
Els senyals 5G tenen una freqüència alta i una taxa de transmissió ràpida, que requereixen una constant dielèctrica i una bona estabilitat de freqüència del tauler, així com una bona resistència ambiental. Rf frontal - final
Camp d’electrònica d’automòbils
Els sistemes de xarxa de radar i vehicles d'automòbils requereixen una transmissió de senyal de precisió alta -. En les aplicacions de radar d’ona mil·límetre, es seleccionen fulls de materials termosetting de ceràmica amb una constant dielèctrica de 3-4 i una forta estabilitat per assegurar una transmissió precisa del senyal en entorns complexos.
camp aeroespacial
Els equips electrònics aeroespacials s’enfronten a ambients extrems que requereixen una constant dielèctrica estable del tauler en un ampli rang de temperatura, alhora que compleix els requisits de resistència lleugera i de radiació. Els substrats de polimida s’utilitzen àmpliament a causa de la seva alta resistència a la temperatura i la constant dielèctrica estable. La constant dielèctrica de la freqüència de la freqüència de la freqüència {{2- afecta profundament el rendiment de la transmissió del senyal, que es troba a través de diversos aspectes des de conceptes bàsics, influint en factors en mètodes i aplicacions de mesurament. Amb el desenvolupament de 5G, l’automoció electrònica, aeroespacial i altres camps, la investigació i el desenvolupament de les juntes de PCB amb una constant estabilitat dielèctrica baixa s’ha convertit en una tendència, que impulsarà la tecnologia electrònica a noves altures.