PCBニュース - ITEQ高周波データは5 Gと6 Gアンテナ装置をサポートする

周波数依存の不均質誘電体材料の特性を正確に表現することは、設計の高性能及び高価格比PCBアンテナを最適化する鍵である。これらのアンテナは大量の5 G、6 G通信予測装置に使用される。ITEQ IT-88 GMWはPCB積層板上の相互接続と受動素子のQ因数を高めるために薄いガラス繊維を密に編み込んで強化した高次樹脂システムである。

誘電体材料の電力と熱機械特性は主に高速回路の効率を決定する。ここでは、実際の応用における材料の効果に関する情報を提供するために、特徴づけ方法を実施することを推奨します。信号が最適な効率方向に伝播すると仮定することで、特定の周波数での公称データのみを得ることに限定するよりも、異なる方向と位置での材料の特性を分析することができます。これにより、設計者は、通常想定されている設計サイクルを簡略化するための理想的な条件ではなく、実際に予想されている変化量をより明確に理解することができます。

高速、高周波アンテナ設計用の積層板材料を選択する場合、複合材料の内容はアンテナパッチと相互接続ネットワークが損失、遅延、インピーダンス整合などの要求を満たすことができるかどうかを決定する重要なパラメータである。PCB積層板には通常2つの製造方法がある：

1、樹脂を用いてガラス繊維織物を含浸及び強化する。

2.熱膨張係数を制御するために、不織ガラス繊維または代替充填剤を用いて樹脂システムを強化する。

最適な電力効率に加えて、高速、高周波応用媒体材料の設計は、より良い熱信頼性、寸法安定性、低吸湿性を持つべきである。これらの系のコア樹脂基体は標準エポキシ樹脂からポリオレフィン樹脂に発展しており、PTFE基材のように必要な電力効率を示しているが、低信頼性のリスクもある。次の図では、これらの樹脂の化学的効果目標を簡単に説明します。

樹脂化学物質の誘電体内容の発展

樹脂化学物質の誘電体内容の発展

誘電特性に加えて、導体損失（抵抗率と表皮深さから）は積層板選択の重要な基準である。銅の表面粗さは、5 G、6 G通信に必要なミリ波周波数で観察される減衰増加に重要な役割を果たす。この点については、銅のサプライヤーは業界のニーズに応え、表面粗さを大幅に向上させ、表皮効果を最大限に減少させ、溶離強度を高め、媒体材料と処理後の銅箔の最適な付着を促進している。下図は銅の表面形態の改善を示している。

銅粗さのRz測定値を表示

ITEQとINAOEは協力して、空間材料の不均一性とミリ波周波数に応じてパッチアンテナ構造が変化するDkとDfの感度を研究するための2種類の試験担体を設計した。4層混合材料の積層はITEQのIT-88 GMW高性能無線周波数材料設計を採用し、芯材は5 milで、1/2オンスの超低粗さの銅で作られている。

このキーパーソン層は、剛性を高めるために非機能的な50ミル標準ITEQ IT-180高Tg材料コアと半硬化シートによって支持され、より薄い無線周波数レベルの効率的な誘電体コアの反りや曲げによる測定誤差を最小限に抑える。積層詳細、マイクロストリップインピーダンスターゲット、表面コーティング、および層サイズを図3に示す。

サンプルの積層構造

図3：サンプルの積層構造

ほとんどのPCB積層板の成分が不均一であると、材料の複素誘電率の局所的な変化が起こり、これは逆に高周波で動作する相互接続効率に影響を与える。水平面のこれらの局所的な変化は主に繊維編みに起因し、伝送路相互接続が示す周期的な負荷効果をもたらすことが実証されている。総合的な研究では、これらの共鳴発生の周波数を厳密な数値と図形法によって予測し、この方法は繊維編み束と引き廻し角度（束に対して）の間の間隔を考慮した。

試験担体製造のためのPCB直列化レイアウト

図4：試験担体製造のためのPCB直列化レイアウト

このような周期的負荷現象がパッチアンテナに与える影響を調べるために、以下の配線を用いるФ 角度（0°、3°、7°、10°）は、編組緯糸に対するマイクロストリップ構造の方向を決定する。

パッチアンテナ測定

図5：パッチアンテナ測定

各逐次化サンプルは一端（無線周波数パッチ用）と両端（シングルエンドマイクロストリップ線用）が終端した伝送線路セグメントを有し、接地信号接地（GSG）パッドを有しており、200µmピッチの共面無線周波数プローブを用いて103 GHzまでの高周波Sパラメータ測定を行うことができる。テスト構造は次のとおりです。

1、4組の5 mm、15 mmと30 mmの長さのマイクロストリップワイヤは、方向がそれぞれ0°、3°、7°、10°である。

2、2組のアンテナパッチ、各パッチの方向は0°、3°、7°、10°で、5 mmと10 mmのマイクロストリップワイヤから給電される。

ITEQ IT-88 GMW材料上に配線されるアンテナと目標共振周波数の標準差は約0.17である。共振振幅はすべての回転位置で最適反射係数（最大は−36.3 dB）を示した（注意：高効率パッチアンテナに対して、最小必要利得は−10 dB）。ITEQ IT-88 GMWは、材料テーブル値（~ 3.0 Dk）と比較して1.34%のDk変化を示し、全体の回転度を反映しています。

この調査から得られた材料は、ITEQ IT-88 GMWがW帯域周波数アンテナのために設計された最適な銅被覆材料であることを示している。