毫米波頻率下線路板材料的特性表征資料說明

　　PCB線路板材料的介電常數(shù)（Dk）或相對(duì)介電常數(shù)并不是恒定的常數(shù) – 盡管從它的命名上像是一個(gè)常數(shù)。例如，材料的Dk會(huì)隨頻率的變化而變化。同樣，如果在同一塊材料上使用不同的Dk測(cè)試方法，也可能會(huì)測(cè)量得出不同的Dk值，即使這些測(cè)試方法都是準(zhǔn)確無誤的。隨著線路板材料越來越多地應(yīng)用于毫米波頻率，如5G以及先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)等領(lǐng)域，理解Dk隨頻率的變化以及哪種Dk測(cè)試方法是“合適”的是非常重要的。盡管諸如IEEE和IPC等組織都有專門的委員會(huì)來探討這一問題，但目前還沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)測(cè)試方法來測(cè)量毫米波頻率下線路板材料的Dk。這并不是因?yàn)槿狈y(cè)量方法，事實(shí)上，Chen et al. 1等人發(fā)表的一篇參考論文中描述了80多種測(cè)試Dk的方法。但是，沒有哪一種方法是理想的，每種方法都具有它的優(yōu)點(diǎn)和不足，尤其是在30到300 GHz的頻率范圍內(nèi)。

　　電路測(cè)試vs原材料測(cè)試

　　通常有兩大類的測(cè)試方法用于確定線路板材料的Dk或Df（損耗角正切或tanδ）：即原材料測(cè)量，或者在由材料制成的電路進(jìn)行測(cè)量?；谠牧系臏y(cè)試依賴于高質(zhì)量可靠的測(cè)試夾具和設(shè)備，直接測(cè)試原材料可以獲得Dk和Df值。基于電路的測(cè)試通常是使用常見電路并從電路性能中提取材料參數(shù)，例如測(cè)量諧振器的中心頻率或頻率響應(yīng)。原材料的測(cè)試方法通常會(huì)引入了測(cè)試夾具或測(cè)試裝置相關(guān)的不確定性，而電路測(cè)試方法包含來自測(cè)試電路設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的不確定性。由于這兩種方法不同，測(cè)量結(jié)果和準(zhǔn)確度水平通常不一致。例如，由IPC定義的X波段夾緊式帶狀線測(cè)試方法，是一種原材料的測(cè)試方法，其結(jié)果就無法與相同材料的電路測(cè)試的Dk結(jié)果一致。夾緊式帶狀線原材料測(cè)試方法是將兩片待測(cè)材料（MUT）夾在一個(gè)特殊的測(cè)試夾具中來構(gòu)建一個(gè)帶狀線諧振器。在待測(cè)材料（MUT）和測(cè)試夾具中的薄諧振器電路之間會(huì)有空氣，空氣的存在會(huì)降低測(cè)量的Dk。如果在相同的線路板材料上進(jìn)行電路測(cè)試，與沒有夾帶空氣，測(cè)得的Dk是不同的。對(duì)于通過原材料測(cè)試確定的Dk公差為±0.050的高頻線路板材料，電路測(cè)試將得到約±0.075的公差。線路板材料是各向異性的，通常在三個(gè)材料軸上具有不同的Dk值。Dk值通常在x軸和y軸間差別很小，因此對(duì)于大多數(shù)高頻材料，Dk各向異性通常指在z軸和x-y平面之間進(jìn)行的Dk比較。由于材料的各向異性，對(duì)于相同的待測(cè)材料（MUT），測(cè)量得到的z軸的Dk與x-y平面上的Dk是不同的，盡管測(cè)試方法和測(cè)試得到的Dk的值都是“正確的”。用于電路測(cè)試的電路類型也會(huì)影響被測(cè)Dk的值。通常，使用兩種類型的測(cè)試電路：諧振結(jié)構(gòu)和傳輸/反射結(jié)構(gòu)。諧振結(jié)構(gòu)通常提供窄帶結(jié)果，而傳輸/反射測(cè)試通常是寬帶結(jié)果。使用諧振結(jié)構(gòu)的方法通常更準(zhǔn)確。