印刷電路板板基板介電常數量測驗
本文使用穿透反射線法興四分之一波長法,對印刷電路板基板量測其等效介電常數。
透過對工層板基板材質的研究,可掌握傳輪線特性阻抗興介電常數關係,
以及防焊漆對微帶線特性阻抗的影響,進而精准控制傳輪線特性阻抗,
以使得設計值興實際值控制在容許誤差範圍值內。
前言
近來印刷電路板上高速電路設計需求日增,對傳輪線特性阻抗值,
關鍵就在基板材質的掌握。其中,基板介電常數會隨頻率上升而下降,
本文採用穿透反射法(TRL)
(1)(2)對基板介電常數做寬頻量測.
另外,採用四分之一波長法(3)針對特定點頻率做單點量測,將兩種量測
方法的量測結果做比較,以確認量測準確性.同時比較基板有無覆蓋防焊漆時,
覆蓋介質對微帶傳輪線特性阻抗影響.
經由量測所得到基板介電常數,可進量推導出傳輪線傳輪線傳輪速度
(Propagaion Velocity),以瞭解傳輪線單長度傳輪延遲(Propagaion delay),
同時可以得知基板介質正切損耗(tangentloss),便於決定材可適用頻寬,藉由對
二層皮基板的研究,可擴展至多層板時所遇到不同板材壓合後之材品質測應用上,
透過對基板材質的瞭解,達到精確控制傳輪線特性阻抗之目的.
穿透反射線法
圖1為穿透反射線模型.設計三種線段長來量測100MHZ-12GHZ頻段介電常數
對頻率變化關係,表1為頻段劃分興線長定義,穿透校正器長度為1.反射校長度
為0.5.將綱路分析儀的參考平面先校正至Coaxial Cable SMA接頭端,然後使
用三線段及空透、反射校正器再做TRL*校正.
(表1 頻段劃分興線長定義)
|
Min |
Max |
Delay |
Line Length |
| 1 |
100MHZ |
500MHZ |
832.7PS |
5380.6mil |
| 2 |
500MHZ |
2.5GHZ |
166.5PS |
1074.6mil |
| 3 |
2.5GHZ |
12.5GHZ |
33.3PS |
212.2mil |
| Thru |
100MHZ |
12.5GHZ |
0 |
1000mil |
| Ref |
100MHZ |
12.5GHZ |
0 |
500mil |
圖1穿透反射線模型
綱路分析儀的參考平面經TRL*校正後,將移到穿透線段中間位置,呼叫該組校正資
料後依序量測三組線長,即得到去埋(de-embedded)S參數,利用穿透反射線理諭,
即得傳播常數及等介電常數。公式如下:

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