誘電率は重要な指標ですhigh -頻度PCBボードは、信号伝送パフォーマンスに重要な影響を与えます。
誘電率の基本概念
誘電率とも呼ばれる誘電率は、電界の作用下で電気エネルギーを保存する誘電材料の能力を測定する重要な物理量です。高-周波数印刷回路基板では、誘電率は電界に対する材料の応答特性を反映しています。電界がPCBボードに適用されると、誘電体の偏光は誘導電荷を生成します。誘電率が高いほど、材料はより多くのエネルギーが貯蔵され、その中の電界の伝播速度が遅くなります。顕微鏡的な観点から、誘電体の原子または分子は電界の影響を受け、充電分布の変化を引き起こし、電界の方向と整列する傾向がある電気双極子を形成し、それによって電界に影響を与えます。材料が異なると、原子構造と分子組成の違いにより偏光能力が異なり、誘電率が変化します。たとえば、空気の誘電率は1に近く、高-周波数PCBボードの誘電率は通常2〜10です。
-周波数PCBボードの誘電率に影響する要因
板金の化学組成
樹脂システムは、誘電率に大きな影響を与えます。ポリテトラフルオロエチレン樹脂の誘電率は約2.2であり、これは高い信号透過速度を必要とするシナリオに適しています。熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂の誘電率は、3.0 - 3.8の間です。炭化水素樹脂システムの範囲は2.5〜3.5です。通常のエポキシ樹脂は、その極性基と4-5の誘電率による高-周波数および高速アプリケーションには適していません。さらに、セラミックなどの低い誘電定数フィラーを追加すると、ボードの内部電界分布が変化し、同等の誘電率を減らすことができます。補強材としてのガラス繊維布の誘電率は6-7です。ガラス繊維布の不均一な含有量と分布は、ボードの誘電率に局所的な違いを引き起こし、信号伝達に影響を与える可能性があります。
環境要因
温度の上昇は、材料分子の熱運動を強化し、分子間相互作用を変化させ、誘電率を増加させます。従来のFR-4シートと同様に、誘電率は0〜70度の間で最大20％変化し、信号遅延に影響します。湿度も同様に重要であり、最大70の水誘電率があります。ボードが水を吸収した後、電界分布が変化し、誘電率が増加します。湿度の高い環境では、信号伝送の品質が簡単に影響を受けます。
頻度
高-周波数電界では、誘電体の偏光は電界の変化に追いつくことができず、偏光の程度が弱まり、誘電率が減少します。普通に取るFR-4ボードの例として、誘電率は1メガヘルツで約4.7であり、1ギガヘルツで4.19に減少し、変化は1ギガヘルツを超えて遅くなります。高周波と高-速度PCBボードは、信号伝送性能を確保するために、広い周波数範囲で安定した誘電率を維持する必要があります。
高周波PCB信号伝送に対する誘電率の影響
信号伝送速度
電磁理論によれば、シート内の信号の透過速度は、誘電率の平方根に反比例します。誘電率が低い定数プレートは、信号伝送速度を大幅に改善し、レイテンシを減らし、5G通信や高-速度データ伝送などのシナリオのニーズを満たすことができます。 5GベースステーションのRF回路が低い誘電率ポリテトラフルオロエチレンシートを使用している場合、信号透過効率を効果的に改善できます。
特徴的なインピーダンス
特性インピーダンスは、高{-周波数PCB設計の重要なパラメーターであり、その計算は誘電率に関連しています。誘電率の偏差により、特徴的なインピーダンスが設計値から逸脱し、信号反射と減衰につながる可能性があります。 RF回路では、インピーダンスの不一致は立位波を生成し、回路性能を低下させる可能性があるため、誘電率の正確な制御が重要です。
信号減衰
高誘電率材料は、高度な偏光、強い分子間相互作用を持ち、信号エネルギーを吸収し、それを熱エネルギーに変換する傾向があり、シグナル減衰をもたらします。 LONG -距離で、高-速度バックボードやデータセンターの相互接続ラインなど、高-速度信号伝送で、低誘電率と低損失ボードを選択すると、信号減衰を効果的に減らし、伝送品質を確保できます。
-周波数PCBボードの誘電率の測定方法
送信線方法
MicroStrip Line MethodとStrip Line Methodなど、伝送ライン方式が一般的に使用されています。マイクロストリップラインメソッドは、ボードを誘電体基板として使用し、ネットワークアナライザーを介して伝送パラメーターを測定し、電気定数を逆に推奨します。これは、国際電子産業協会のテスト方法マニュアルの関連する仕様に従う業界標準の方法です。ストリップラインルールは、ストリップライン共振器を使用して共振周波数と品質係数を測定し、理論またはシミュレーションの計算を組み合わせて複雑な誘電率を計算します。未知の誘電率材料の測定に適しています
共鳴法
共鳴法には、シートメタルで作られたサンプルを共鳴キャビティに配置し、挿入前後のキャビティの共振周波数と品質係数の変化に基づいて誘電率を計算することが含まれます。この方法には高精度がありますが、厳格な機器とサンプルの準備が必要であり、正確な実験室測定によく使用されます。
さまざまなアプリケーションシナリオでの高-周波数PCBボードの誘電率の要件
5G通信フィールド
モジュールは、多くの場合、炭化水素樹脂板または2.5-3.5の誘電率を持つポリテトラフルオロエチレンボードを使用します
5G信号は、透過率が高く、速度速度が高く、ボードの低い誘電率と良好な周波数安定性、および良好な環境抵抗が必要です。 rf front - end
自動車電子分野
自動車用レーダーおよび車両ネットワーキングシステムには、高-精密信号伝送が必要です。ミリメートル波のレーダーアプリケーションでは、3〜4の誘電率を持つセラミック充填熱セッティング材料シートが選択され、複雑な環境での正確な信号伝送を確保するために強力な安定性が選択されます。
航空宇宙フィールド
航空宇宙の電子機器は、軽量および放射線抵抗の要件を満たしながら、広い温度範囲でボードの安定した誘電率を必要とする極端な環境に直面しています。ポリイミド基質は、高温抵抗と安定した誘電率のために広く使用されています。高-周波数PCBボードの誘電率は、信号伝送パフォーマンスに大きく影響し、基本概念からさまざまな側面を実行し、要因に影響を与え、測定方法とアプリケーションに影響を与えます。 5G、自動車電子機器、航空宇宙、その他の分野の開発により、誘電率が低く、安定性が高いPCBボードの研究開発が傾向になり、電子技術を新しい高みに駆り立てます。