マイクロ波技術 - 高周波pcb板の誘電率と誘電損失特性

高周波PCB技術と製品がますます重要な地位を占めていることに伴い、高周波PCBボードの発展も急速に成長している。その1つのより重要な点は、低誘電率と低誘電損失因子を有する材料を選択することである。これはPCB高周波板が高速高周波を実現するための重要な性能項目である。本文は基板材料の誘電率と誘電損失の関係を討論し、PCBの製造において各種基板材料を合理的、正確に評価し、使用するために、それらと外部環境の関係を述べた。

はじめに

現在、商用高周波板には主に3つのタイプがあります。

（1）ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）板、（2）熱硬化性PPO（ポリフェニレンオキシド）、（3）架橋ポリブタジエン基材とエポキシ樹脂複合基材（FR−4）。PTFEマトリックスは、誘電損失が小さく、誘電率が小さく、温度や周波数による変化が小さいという利点があり、広く使用されている金属銅箔の熱膨張係数に近い。ポリテトラフルオロエチレン、ガラス繊維とセラミックス材料を組み合わせて製造された基板、例えばRO 3200、RO 3210、RO 4003などのシリーズを用いて、誘電率2.2〜10.8の要求を満たすことができ、動作周波数範囲は30 MHz〜30 GHzである。PTFEマイクロ波板の製造は急速に発展しているが、対応するプロセスは従来のFR-4印刷回路の製造プロセスに基づいて改善されている。現在、電子情報製品、特にマイクロ波デバイスの急速な発展、集積度の大幅な向上、デジタル化、高周波、多機能、特殊な環境での応用の要求は、汎用PTFE高周波板と製造技術に挑戦している。マイクロ波プリント基板の高速性と高周波性特性については、主に2つの技術方法を通じて、一方で、この開発を高密度配線、微細な配線と間隔、小孔径、薄さ、および高信頼性の伝導と絶縁にした。性別このようにして、信号伝送距離をさらに短縮して、伝送中の損失を低減することができる。一方、高速かつ高周波特性を有する基板材料を用いる必要がある。後者の実現には、業界がこのような基板材料に対してより深い理解を持つ必要があり、研究作業は正確な制御技術方法を探し出し、把握し、それによって選択された基板材料と製造技術、性能とコストの要求を達成しなければならない。合理的なマッチングの目的を達成するために。

高周波PCB板の誘電率と誘電損失特性

基板の誘電率が低いほど信号伝搬が速くなることがわかる。したがって、高い信号伝送速度を得るためには、低誘電率を有する基板材料の研究及び開発が必要である。

誘電率は信号の伝送速度に直接影響するほか、特性インピーダンスも大きく決定する。と表すことができる。特性インピーダンスに影響する主な要素は、（1）基板の誘電率μr、（2）誘電体厚h、（3）ワイヤ幅w、（4）基板の誘電率が小さいほど特性インピーダンスが大きくなる。

高速回路では、高特性インピーダンス値が必要であり、低誘電率を有する材料の研究開発が必要である。同時に、高速デジタル回路PCBにおいて連続的に安定したインピーダンスを実現するためには、基板材料に安定した誘電率が要求される。

1 PCB上の信号伝送損失と高周波数スライスの特性との関係

導体回路上の伝送損失における誘電損失は、主に基板材料の絶縁層の誘電率（Islaµr）と誘電損失因子（tan Isla´）によって決定される。伝送損失への影響は島とtan島の大きさに比例し、媒体動作時の周波数に関係している。同じ島またはtan島では、周波数が高いほど、伝送損失が大きくなります。