測量規(guī)范和測試的背景。

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“誰的主意是擁有十幾種不同的 IPC 材料測量標準（針對 PCB 層壓板材料的相對介電常數(shù)和損耗角正切）？哪些是合適的或準確的，在什么情況下？

一位工程經(jīng)理說：“我仍然不知道在仿真中使用什么 （Dk/Df） 值。當我查看表格（來自供應(yīng)商 PowerPoint 演示文稿）和 Dk/Df 表格時，我看到的值不同。表格和圖之間唯一匹配的數(shù)字是 10 GHz 時的 Df 的數(shù)字。（1 GHz 時不匹配。

這是真的：可用于 Dk 和 Df 的可能值的數(shù)量可能令人難以置信。有來自層壓板制造商的 PowerPoint 演示文稿、他們的數(shù)據(jù)表、制造商提供的數(shù)字，以及可以從您自己的設(shè)計或測試車輛進行逆向工程設(shè)計的任何內(nèi)容。大多數(shù)時候，這些數(shù)字不會一致。“分腔諧振器”（SCR） 和“分體柱介質(zhì)諧振器”（SPDR） 有什么區(qū)別？就好像你需要加入某種穿著長袍的秘密社團來學(xué)習(xí)所有的術(shù)語、首字母縮略詞和區(qū)別。

由于介電常數(shù) （Dk）（根本不是常數(shù)）和損耗角正切或耗散因數(shù) （Df） 的混淆，我將用幾篇專欄來解釋我們是如何走到這一步的，以及該行業(yè)的發(fā)展方向。如果我消除了一路上的一些困惑，我就完成了我的工作。

Dk/Df 測量標準的一些歷史。要完全掌握這個主題，了解我們是如何走到這一步的會很有幫助。IPC 和 ASTM 等標準組隨著時間的推移積累了行業(yè)實踐和測試方法。特別是 NIST，以及 ASTM 在較小程度上，在這個領(lǐng)域做出了貢獻，但我將主要關(guān)注本專欄中的 IPC 方法。

1980 年，在高速數(shù)字設(shè)計的形成期，只有三種 IPC 測試方法用于表征介電常數(shù)和損耗角正切（圖 1）。初始介電測試標準的問題之一是它們引用的頻率范圍為 1-1000MHz。當時的層壓板制造商傾向于發(fā)布 1MHz 的 Dk 和 Df，這種情況一直持續(xù)到 1990 年代，供應(yīng)商花了很多年時間才報告 1GHz 的 Dk 和 Df。（有趣的旁注：IPC-TM-650 方法 2.5.2 的標題是“絕緣材料的電容”。世界顯然是一個更好的地方，因為煩人的材料正在接受測試?？爝M到 1990 年，IPC 測試方法已擴展到包括 9 種不同的測試方法。然后，到 2000 年，IPC 高頻測試方法任務(wù)組（或 D-24c，適合喜歡首字母縮略詞的人）已經(jīng)成立，Dk 和 Df 的介電測試方法數(shù)量增加到 12 種。從那以后的幾年里，出現(xiàn)了兩種新的測試方法，一些已被取代。如圖 1 右下角所示，還有兩種新方法正在開發(fā)中。

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圖 1.IPC 介電和層壓板表征方法的 45 年歷史包括 1975 年的三種技術(shù)，目前包括十幾種方法，另外兩種方法將于 2019 年獲得批準。

表 1?顯示了一些更常用的高層數(shù)環(huán)氧樹脂/玻璃層壓板供應(yīng)商采用的 Dk 和 Df 測試方法。如果您還沒有感到困惑，層壓板制造商可能會使用：

• 一種用于數(shù)據(jù)表的測試方法，另一種用于 Dk/Df 表的測試方法。
• 一種在 1GHz 時的測試方法，另一種在 1GHz 以上的測試方法。
• 一種用于 Dk 的測試方法和另一種用于 Df 的測試方法。

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表 1.介電測試的標準測試方法，按層壓板制造商分類

有關(guān)一些測試標準的更多詳細信息。表中最常用的介電特性方法的摘要如圖?2?所示。這些標準有幾點需要注意。首先，平行板電容器方法 2.5.5.9 僅在 1.5GHz 以下適用。一些層壓板供應(yīng)商將其用于數(shù)據(jù)表編號，因為它很容易測試。Isola 專門使用的 Bereskin 帶狀線因其準確性而受到吹捧，但這些方法中的大多數(shù)都可以在其指定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生相當準確的結(jié)果。但。。。如果沒有適當?shù)脑O(shè)備校準，并且不考慮制造差異和樣品量，合理的測量標準通常會產(chǎn)生不準確的 Dk 和 Df 結(jié)果，并且無論質(zhì)量如何，這些結(jié)果都會被發(fā)布、傳播和使用。（正如一位老大學(xué)教授常說的那樣，“從杯子到嘴唇有很多滑落。

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圖 2.層壓板制造商采用的常見介電測試方法總結(jié)。

最后要注意的是，圖 2 所示的四種方法中的三種采用垂直于材料樣品的電場（“平面外”），而幾家層壓板制造商用于其 Dk/Df 介電表的分離圓柱諧振器方法使用與層壓板的 x-y 平面相切的 E 場（“平面內(nèi)”）。我們將在本系列的第 III 部分中討論其含義。（請隨時通過電子郵件與我聯(lián)系，以受邀參加有關(guān)此主題的網(wǎng)絡(luò)研討會。

盡管有上述警告說明，如果我必須在短期內(nèi)推薦 Dk 和 Df 數(shù)字的選擇，我仍然建議使用層壓板供應(yīng)商的表格值，除非您有時間和資源進行自己的測試（和持續(xù)校準）。對于信號完整性仿真，請確保使用考慮樹脂含量、材料結(jié)構(gòu)和頻率的表格值，而不是盲目地插入數(shù)據(jù)表值。

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