CN103913641A - 获取pcb材料介电常数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取PCB材料介电常数的方法，包括如下步骤:在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括微带线与微带线端部电性连接的焊盘,该焊盘具有测试孔；获取该微带线的阻抗值Z，并获取微带线的线宽W、微带线铜箔厚度T、与阻抗测试图形相连的介质层厚度H；将上述参数代入到公式中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值。本发明通过在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形，阻抗测试图形分为微带线、差分线两种阻抗测试图形，通过阻抗测试图形得到微带线或差分线的阻抗，然后代入公式中即可得到与阻抗测试图形相连的介质层的介电常数。

Description

获取PCB材料介电常数的方法

技术领域

本发明涉及印制线路板技术领域,尤其是涉及一种获取PCB材料介电常数的方法。

背景技术

随着科技技术的进步，集成电路集成度提高和应用、电路的工作速度愈来愈快，信号传输频率和速度愈来愈高，印制板上的导线必须扮演高性能的传输线，将输出端的信号完整、准确的传送到接收器件的输入端。常规印制线路板用在高速、高频信号时则使得低频电路中所没有出现的阻抗匹配问题表面化。由于技术的进步，印制线路板已不仅是一个简单的互连工具，特性阻抗的控制值是高性能PCB设计和生产最重要的技术项目之一。所以需要控制特性阻抗的印制线路板类型越来越多，比如：电信，高速的计算机板，雷达，军方应用等等，最常见的如MODEMS，无绳电话，模拟电视，DVD，CD及彩色打印机等等。而多层印制线路板控制特性阻抗取决于下述因素：1、导线的宽度和厚度；2、介质层或半固化片的厚度；3、介质层或半固化片的介电常数。

目前，PCB材料介电常数均是由材料供应商提供数据表给PCB制造厂家，以供PCB制造厂家在设计PCB时参考。然而，PCB材料介电常数的准确性是影响设计人员对于阻抗设计的主要因素，它决定着阻抗匹配性是否满足终端产品信号的有效传播。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种获取PCB材料介电常数的方法,它能得到精度高的PCB材料介电常数。

其技术方案如下：一种获取PCB材料介电常数的方法，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括微带线与微带线端部电性连接的焊盘,该焊盘具有测试孔；

获取该微带线的阻抗值Z，并获取微带线的线宽W、微带线铜箔厚度T、与阻抗测试图形相连的介质层厚度H；

将上述参数代入到公式中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值。

下面对进一步技术方案进行说明：

优选的，所述介质层为所述PCB基板上外层的半固化片。

优选的，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层材料的介电常数DK¹、介质层厚度H¹、外层铜厚T¹以及微带线阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W¹作为微带线的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

优选的，所述微带线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

优选的，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤，

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。

本发明所述的一种获取PCB材料介电常数的方法，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括差分线、与差分线端部电性连接的焊盘,焊盘均具有测试孔；

获取该差分线的阻抗值Z，并获取差分线的线宽W、差分线铜箔厚度T、差分线间距S以及与阻抗测试图形相连的介质层厚度H；

将上述参数代入到公式 $Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值，其中e为常数。

优选的，所述介质层为所述PCB基板上外层的半固化片。

优选的，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层材料的介电常数DK¹、介质层厚度H¹、外层铜厚T¹以及差分线阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W¹作为差分线的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

优选的，所述差分线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

优选的，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤，

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

本发明通过在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形，阻抗测试图形分为微带线、差分线两种阻抗测试图形，通过阻抗测试图形得到微带线或差分线的阻抗，然后代入公式中即可得到与阻抗测试图形相连的介质层的介电常数,通过本发明可以较为准确的得出材料介电常数DK值，为高频高速产品选择低损耗材料提供准确的途径和方法。

通过把供应商提供的某规格（例如阻抗为40Ω、45Ω、50Ω、55Ω等）微带线或者某规格（例如阻抗为90Ω、95Ω、100Ω、105Ω等）差分线、PCB基板的外层介质层厚度H¹、以及介质层介电常数DK¹、阻抗测试图形铜厚T¹得到模拟线宽W¹，根据模拟线宽W¹制作线路图形并蚀刻出微带线或差分线，以此测试出微带线或差分线阻抗，此步骤能使获得的介质层的介电常数精度更高。

附图说明

图1是本发明实施例具有微带线的阻抗测试图形结构示意图；

图2是图1的A-A处剖视图；

图3是本发明实施例具有差分线的阻抗测试图形结构示意图；

图4是图3的B-B处剖视图。

附图标记说明：

10、介质层，11、微带线，12、焊盘，13、测试孔，14、差分线。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，它是本发明实施例具有微带线的阻抗测试图形示意图。本发明所述获取PCB材料介电常数的方法，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括微带线11与微带线11端部电性连接的焊盘12,该焊盘12具有测试孔13，通过此阻抗测试图形测出的阻抗值Z较为准确。

获取该微带线11的阻抗值Z，并获取微带线11的线宽W、微带线11铜箔厚度T、与阻抗测试图形相连的介质层10厚度H；即用阻抗测试仪器在测试孔13处进行测试得到微带线11的阻抗值Z，并对微带线11进行切片分析测量出微带线11线宽W、微带线11铜箔厚度T，同时测量出与阻抗测试图形相连的介质层10厚度H。

将上述参数Z、W、T、H代入到公式中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值。

本发明通过在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形，通过阻抗测试图形得到微带线11的阻抗，然后代入公式中即可得到与阻抗测试图形相连的介质层的介电常数，该方法获取的介质层介电常数比供应商所提供的介电常数精度要高。

在其中一个实施例中，所述介质层10为所述PCB基板上外层的半固化片。

在其中一个实施例中，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层10的介电常数DK¹、介质层10厚度H¹、阻抗测试图形铜厚T¹以及微带线11阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W¹作为微带线11的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

通过把供应商提供的某规格（例如阻抗为40Ω、45Ω、50Ω、55Ω等）微带线11、PCB基板的外层介质层10厚度H¹、以及外层介质层10介电常数DK¹、阻抗测试图形铜厚T¹得到模拟线宽W¹，根据模拟线宽W¹制作线路图形并蚀刻出微带线或差分线，以此测试出微带线11阻抗，此步骤能使获得的介质层10的介电常数精度更高。

在其中一个实施例中，所述微带线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

在其中一个实施例中，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤：

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。

例如，型号1080的半固化片是由含量V₁的自身玻璃布与含量为1-V₁的自身树脂组成，型号2116的半固化片是由含量V₂的自身玻璃布与含量为1-V₂的自身树脂组成，申请人发现，供应商提供的组分含量V₁、V₂精度较高，提供的型号1080的半固化片、型号2116的半固化片介电常数不稳定，且并没有提供自身玻璃布的介电常数ε₁、自身树脂的介电常数ε₂的介电常数，因此，可通过本发明所述方法测出型号1080半固化片的介电常数为DK₁₀₈₀，以及测出型号2116半固化片的介电常数为DK₂₁₁₆，根据以下公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂推算出自身玻璃布的介电常数ε₁、自身树脂的介电常数ε₂。

得到自身玻璃布的介电常数ε₁、自身树脂的介电常数ε₂后，再根据供应商提供组分含量，即可推算出具有身玻璃布、自身树脂两种材料其它规格的半固化片介电常数DK值，于是，可以大大提高工作效率。

如图3、4所示，图3是本发明实施例具有差分线的阻抗测试图形结构示意图。本发明所述的获取PCB材料介电常数的方法，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括差分线14、与差分线14端部电性连接的焊盘12,焊盘12均具有测试孔13；

获取该差分线14的阻抗值Z，并获取差分线14的线宽W、差分线14铜箔厚度T、差分线14间距S以及与阻抗测试图形相连的介质层10厚度H；此步骤同前述实施例的获取方法相同,均为现有技术,因此不用赘述。

将上述参数代入到公式 $Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值，其中e为常数,e近似等于2.718281828。

本发明通过在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形，通过阻抗测试图形得到差分线14的阻抗，然后代入公式中即可得到与阻抗测试图形相连的介质层10的介电常数，该方法获取的介质层10介电常数比供应商所提供的介电常数精度要高。

在其中一个实施例中，所述介质层为所述PCB基板上外层的半固化片。

在其中一个实施例中，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层材料的介电常数DK¹、介质层厚度H¹、外层铜厚T¹以及差分线阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W1作为差分线的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

通过把供应商提供的某规格（例如阻抗为90Ω、95Ω、100Ω、105Ω等）差分线14、PCB基板的外层介质层厚度H¹、以及介质层介电常数DK¹、阻抗测试图形铜厚T¹得到模拟线宽W¹，根据模拟线宽W¹制作线路图形并蚀刻出差分线14，以此测试出差分线14阻抗，此步骤使获得的介质层10的介电常数精度更高。

在其中一个实施例中，所述差分线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

在其中一个实施例中，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤，

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括微带线与微带线端部电性连接的焊盘,该焊盘具有测试孔；

获取该微带线的阻抗值Z，并获取微带线的线宽W、微带线铜箔厚度T、与阻抗测试图形相连的介质层厚度H；

将上述参数代入到公式中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值。

2.根据权利要求1所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，所述介质层为所述PCB基板上外层的半固化片。

3.根据权利要求1所述测试PCB材料介电常数的方法，其特征在于，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层材料的介电常数DK¹、介质层厚度H¹、阻抗测试图形铜厚T¹以及微带线阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W¹作为微带线的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

4.根据权利要求1至3任一项所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，所述微带线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

5.根据权利要求4所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤，

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。

6.一种获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，包括如下步骤:

在PCB基板上蚀刻出阻抗测试图形,其中，该阻抗测试图形包括差分线、与差分线端部电性连接的焊盘,焊盘均具有测试孔；

获取该差分线的阻抗值Z，并获取差分线的线宽W、差分线铜箔厚度T、差分线间距S以及与阻抗测试图形相连的介质层厚度H；

将上述参数代入到公式 $Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中即可得到所需要测试介质层材料的介电常数DK值，其中e为常数。

7.根据权利要求6所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，所述介质层为所述PCB基板上外层的半固化片。

8.根据权利要求7所述测试PCB材料介电常数的方法，其特征在于，在基板上蚀刻出阻抗测试图形之前还包括步骤：

根据供应商所提供的介质层材料的介电常数DK¹、介质层厚度H¹、阻抗测试图形铜厚T¹以及差分线阻抗值Z¹代入到所述公式

$Z=2*\frac{87}{{(\mathrm{DK}+1.41)}^{\frac{1}{2}}}\ln \left(\frac{5.98H}{0.8W+T}\right)*(1-0.347*e^{-2.9*\frac{s}{H}})$ 中得到模拟线宽W¹；

将模拟线宽W¹作为差分线的线宽W来制作所述阻抗测试图形。

9.根据权利要求6至8任一项所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，所述差分线的长度L≥75mm，所述测试孔的孔径0.8mm≤D≤2mm。

10.根据权利要求9所述获取PCB材料介电常数的方法，其特征在于，在测试出介质层材料的介电常数DK值后还包括步骤，

将至少n个不同种介质层材料的介电常数DK值、每个介质层材料对应的组分含量V₁、V₂…V_n代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到成分一的介电常数ε₁、成分二的介电常数ε₂…成分n的介电常数ε_n；

根据供应商所提供的各成分含量、以及所得到的各成分介电常数代入公式DK=V₁*ε₁+V₂*ε₂+...+V_n*ε_n得到需要得到的介质材料的介电常数。