PCBの誘電率の計算

Aug 20 2020

FR-4の誘電率は4.5前後と読みましたが、実際の両面銅クラッド板の誘電率を測定したいのですが、基板の厚さを測定して静電容量を計算するのが私の考えです。空気を挟んだ平行平板コンデンサを使用し、優れたLCRメータを使用して電極を両側に取り付けて銅被覆基板の静電容量を測定します。測定値と計算値の比率から比誘電率が得られます。

私はここで極端な精度を探していません。

あなたたちは何を提案しますか?

回答

2 JorenVaes Aug 20 2020 at 21:30

実際、これは材料の誘電率を測定する一般的な方法です。リードを「校正」するか、4線式測定を使用することをお勧めします(LCRメータがこれをサポートしている場合)。

ただし、注意する必要があります。1.6mm厚のFR4(約4の誘電率を想定)上の2つの10 cm x 10 cmの正方形の静電容量は、約0.2 nFであるため、回避するためにセットアップに注意する必要があります。寄生容量によって測定が台無しになります。

使用できる他の方法は伝送線路の作成です(ただし、伝送線路を使用するには、有用なものを得るには多くの専門知識と精度が必要です。正しい結果を得るには、エッチング後のストリップ幅とプロファイルを考慮する必要があります)。

私がある程度の成功を収めて使用した方法は、共振器(通常はリング共振器またはグラウンドスロット共振器)を作成することです。測定された共振器の性能をシミュレーションと一致させることにより、良好な結果を得ることができます(ここでも、エッチング効果を「較正」できる場合)。

1 analogsystemsrf Aug 21 2020 at 04:39

本当に高周波情報が必要な場合は、標準のHewlett Packard Network Analyzerにアクセス/検索/借用/レンタルしてください。これにより、損失と遅延が発生します。

これらのマシンは、デフォルトで3,000MHzで動作します。

安定した測定を行うには、WIRESではなく、SMAscrew_on同軸コネクタを使用する必要があります。

また、SMAとPCB間の反射を最小限に抑えるには、edge_mount「transition」コネクタを使用します。バルクヘッドバージョンは避けてください。

HP / Agilent / Keysightマシンは非常に耐久性があります。3,000MHz(FR-4はかなり損失が大きくなる)に到達し、100,000サイクル帯域幅(-120 dBm)で50オームの熱雑音フロアをはるかに超える電力レベルのVNAが正常に機能すると思います。