Tecnología de PCB - Comprender el significado específico del valor DK del material de la placa de circuito puede reducir los cambios de diseño.

Comprender el significado específico del valor DK del material de la placa de circuito puede reducir los cambios de diseño.

En la etapa de desarrollo de los circuitos de pcb, generalmente se experimentan múltiples iteraciones de diseño de circuitos, incluyendo pruebas de circuitos, rediseño y reprocesamiento. Estos múltiples cambios pueden conducir a un aumento de los costos. No es raro que un proyecto experimente entre cuatro y ocho cambios desde su desarrollo hasta su comercialización. El método más común es utilizar el software de simulación de circuito para realizar simulaciones precisas, lo que puede reducir considerablemente el número de cambios y los costos relacionados.

Hay muchas muy buenas herramientas de software de simulación que permiten a los diseñadores de circuitos predecir el rendimiento eléctrico de los circuitos. Todas las simulaciones de circuitos similares se basan en modelos de circuitos que están estrechamente relacionados con la resistencia y la pérdida de inserción del circuito. Muchas prestaciones y atributos del circuito se pueden obtener a través de la simulación del circuito, pero el rendimiento real del circuito a menudo es diferente de los resultados de la simulación del modelo de simulación. Algunas diferencias son pequeñas; Todo lo demás es muy importante.

Antes de introducir los datos en el software de simulación, los diseñadores deben entender el significado específico y los detalles del relleno de los datos. Debido al rendimiento esperado único del circuito, todos los modelos analógicos son diferentes, por lo que los datos de entrada pueden no coincidir exactamente con el modelo. La inexactitud de los resultados de la simulación puede ser causada por los datos introducidos por el usuario al definir el modelo. A veces, puede ser la negligencia del usuario o la información que el usuario cree que es exacta es en realidad inexacta. Una de las incertidumbres potenciales es el valor de la constante dieléctrica (dk) del material de PCB utilizado en el circuito. El valor DK en sí puede ser preciso, pero el usuario puede malinterpretar la forma en que se obtiene el valor DK y el contenido que representa, y causar un uso inadecuado.

El DK de cualquier material dieléctrico está relacionado con la frecuencia. En otras palabras, cuando se prueban los mismos materiales y se utilizan los mismos métodos de prueba, los valores de DK serán ligeramente diferentes cuando se prueben en diferentes frecuencias. Por lo general, en el rango de frecuencia de unos pocos MHz a 5 GHz a 10 ghz, DK cambia ligeramente con la frecuencia. Para la mayoría de los materiales de circuito de baja pérdida, de 10 GHz a 250 ghz, la curva de frecuencia DK tiene un ligero cambio de pendiente negativa. Teniendo en cuenta este rango de frecuencia y dependiendo de la polarización del material del circuito, DK generalmente cae por debajo del 2% a medida que aumenta la frecuencia. Para modelar el circuito con mayor precisión, se deben utilizar datos DK del material generado a la misma frecuencia que el circuito.

Otro problema es la heterogeneidad, que suele ser más fácil de ignorar para los valores DK utilizados en la simulación de circuitos. La mayoría de los materiales del circuito son isotrópicos, lo que significa que DK tiene diferentes valores en los tres ejes del material. Es muy común que el eje Z (dirección de espesor) DK del material del circuito sea diferente del plano X - y DK del material. Los valores de DK de los ejes X e y suelen ser similares, pero los valores de DK de los ejes x, y Y Z suelen ser muy diferentes. Además, hay muchos métodos de prueba DK para probar materiales. Algunos métodos de prueba solo evalúan las propiedades del material en el eje z, y otros evalúan las propiedades del plano X - Y.

Si la información DK utilizada por el diseñador en su modelo está en el plano X - y (no en el eje z), puede que no sea adecuada para su modelo específico. Es muy útil saber qué método de prueba se utiliza para determinar DK y la frecuencia de prueba para obtener los valores de dk.

Para la mayoría de los materiales de placas de circuito de alta frecuencia, el valor DK suele ser de alrededor de 4 o menos, y la heterogeneidad suele ser menos significativa. En la mayoría de los casos, la diferencia entre los valores DK del eje Z y el plano X - y no supera el 3%. Sin embargo, para los materiales de circuito de refuerzo de tela de vidrio no rellena, la diferencia DK puede ser mucho mayor.

Para materiales con un valor DK más alto (por ejemplo, materiales con un valor DK superior o igual a 6), el valor DK de la superficie X - y es muy diferente del valor DK del eje Z. Para estos materiales, la diferencia DK del material suele oscilar entre el 5% y el 15% debido a la heterogeneidad (el valor real depende del material específico). Con algunas excepciones, algunos materiales de alta DK tienen una heterogeneidad muy pequeña. En cualquier caso, los diseñadores deben tener en cuenta la heterogeneidad al usar materiales con valores DK más altos.

Finalmente, el diseñador debe utilizar el valor DK obtenido mediante el método de prueba más similar a la estructura de diseño del circuito, y la frecuencia es la misma. Debido al número limitado de métodos de prueba y la amplia gama de aplicaciones de circuitos, es posible que sea difícil para los diseñadores encontrar una buena coincidencia entre los métodos de prueba y sus modelos. En cualquier caso, el diseñador debe entender e intentar usar GM