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CN113092870B - 胶水性能参数的测试方法 - Google Patents

胶水性能参数的测试方法 Download PDF

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CN113092870B CN202110243584.5A CN202110243584A CN113092870B CN 113092870 B CN113092870 B CN 113092870B CN 202110243584 A CN202110243584 A CN 202110243584A CN 113092870 B CN113092870 B CN 113092870B
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Abstract

本发明公开了胶水性能参数的测试方法，包括如下步骤，获取待测样品，所述待测样品包括由下至上依次层叠的天线地层、待测胶层、PCB板介质层和线路层，所述线路层包括谐振环，所述待测胶层的厚度和所述PCB板介质层的厚度相等；根据计算式
Figure DDA0002963253080000011
计算得到待测胶层和PCB板介质层的平均介电常数DK_ave；根据计算式
Figure DDA0002963253080000012
计算得到所述待测胶层的介电常数DK。本测试方法能够低成本的测试胶水的性能参数，尤其是在毫米波频段下的胶水的性能参数。

Description

胶水性能参数的测试方法
技术领域
本发明涉及胶水性能参数的测试方法。
背景技术
对于5G毫米波天线模组，业界选择以射频芯片与基板天线结合构成AIP(封装天线)的方式来降低射频系统损耗，并且这样集成度更高、性能更优秀。介质谐振器天线模组构成的AIP，因为其所需的PCB层数较以往的AIP的基板层数大幅度降低，且加工精度高、成本低，是一种优秀的解决方案。
但介质谐振器天线仍需要集成2-3层的PCB板匹配互联，通常各PCB板间用胶粘的方法连接固定。而对于胶水在不同频率下的介电常数(DK)和介电损耗(DF)，胶水厂家通常只提供在10KHz等极低频率的DK和DF，对于毫米波频段，一方面测试仪器价格贵，另一方面胶水会粘接到测量器具上，不能直接测量，这些因素造成厂家通常难以提供胶水工作在毫米波频段时的DK和DF。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种胶水性能参数的测试方法，该测试方法尤其适合测试胶水工作在毫米波频段时的介电常数。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：胶水性能参数的测试方法，包括如下步骤，
获取待测样品，所述待测样品包括由下至上依次层叠的天线地层、待测胶层、PCB板介质层和线路层，所述线路层包括谐振环，所述待测胶层的厚度和所述PCB板介质层的厚度相等；
测试待测样品的谐振环的谐振频率f0；
根据公式
Figure BDA0002963253060000011
计算得到有效介电常数ξeff，C表示光速；
根据公式
Figure BDA0002963253060000021
计算得到谐振环的有效宽度Weff，h表示待测胶层的厚度，W表示谐振环的实际线宽，t表示谐振环的厚度；
根据计算式
Figure BDA0002963253060000022
计算得到待测胶层和PCB板介质层的平均介电常数DK_ave；
根据计算式
Figure BDA0002963253060000023
计算得到所述待测胶层的介电常数DK，DK_PCB表示所述PCB板介质层的介电常数。
本发明的有益效果在于：
本测试方法能够低成本的测试胶水的性能参数，尤其是在毫米波频段下的胶水的性能参数。
由于谐振环是设于PCB板介质层上的，其加工精度高、一致性误差小，能够有效地提高测试精度。
假如将谐振环直接放置在待测胶层，会出现较为严重的对位误差、谐振环表面氧化使阻抗发生改变、谐振环偏斜、谐振环手触受损等诸多问题，造成测试与仿真误差较大，因此，本测试方法还具有测试结果更为准确、可信的优势。
附图说明
图1为本发明实施例一所用待测样品的侧视图；
图2为本发明实施例一中的待测样品中的线路层的俯视图。
标号说明：
1、天线地层；
2、待测胶层；
3、PCB板介质层；
4、线路层；41、谐振环；42、微带线；43、射频接头。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：利用谐振环结合单层PCB板工艺来制成测试样品并对测试样品进行检测，根据检测结果对待测胶层的性能参数进行计算。
请参照图1和图2，胶水性能参数的测试方法，包括如下步骤，
获取待测样品，所述待测样品包括由下至上依次层叠的天线地层1、待测胶层2、PCB板介质层3和线路层4，所述线路层4包括谐振环41，所述待测胶层2的厚度和所述PCB板介质层3的厚度相等；
测试待测样品的谐振环41的谐振频率f0；
根据公式
Figure BDA0002963253060000031
计算得到有效介电常数ξeff，C表示光速；
根据公式
Figure BDA0002963253060000032
计算得到谐振环41的有效宽度Weff，h表示待测胶层2的厚度，W表示谐振环41的实际线宽，t表示谐振环41的厚度；
根据计算式
Figure BDA0002963253060000033
计算得到待测胶层2和PCB板介质层3的平均介电常数DK_ave；
根据计算式
Figure BDA0002963253060000034
计算得到所述待测胶层2的介电常数DK，DK_PCB表示所述PCB板介质层3的介电常数。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
本测试方法能够低成本的测试胶水的性能参数，尤其是在毫米波频段下的胶水的性能参数。
由于谐振环41是设于PCB板介质层3上的，其加工精度高、一致性误差小，能够有效地提高胶水介电常数的测试精度和准确度。
进一步的，根据公式
Figure BDA0002963253060000041
计算得到总损耗tot_loss，La表示测试得到的所述谐振环41的插损，BW表示谐振环3dB带宽；
根据计算式DF_ave＝tot_loss-rad_loss-metal_loss，计算得到待测胶层2和PCB板介质层3的平均介电损耗DF_ave，rad_loss表示所述谐振环41的辐射损耗，metal_loss表示所述谐振环41的金属损耗；
根据计算式
Figure BDA0002963253060000042
计算得到所述待测胶层2的介电损耗DF，DF_PCB表示所述PCB板介质层3的介电损耗。
由上述描述可知，通过简单的计算即可获知待测胶层2的介电损耗DF。
进一步的，所述待测样品的制作步骤包括，
获取单层PCB板和天线地层1，所述单层PCB板包括所述PCB板介质层3和设于所述PCB板介质层3一侧表面的PCB板金属层；
蚀刻所述单层PCB板，以在所述PCB板金属层上形成所述线路层4；
利用待测胶层2将所述天线地层1粘接到所述PCB板介质层3远离所述PCB板金属层的一侧。
由上述描述可知，待测样品制作容易、加工精度高。
进一步的，所述PCB板介质层3的厚度为0.1-0.2mm。
由上述描述可知，PCB板介质层3的厚度适宜。PCB板介质层3的厚度越厚，则测试传输线的线宽要求越宽，但市面上毫米波的射频接头要求的传输线线宽有限，所以PCB的介质的厚度要求比较薄。
进一步的，所述线路层4还包括与所述谐振环41相连的微带线42。
进一步的，所述微带线42的数量为两个，两个所述微带线42共线设置，所述谐振环41位于两个所述微带线42之间。
进一步的，所述线路层4还包括与所述微带线42相连的射频接头43，所述射频接头43位于所述微带线42远离所述谐振环41的一端。
由上述描述可知，微带线42和射频接头43用于方便谐振环41的测试。
进一步的，所述天线地层1与PCB板介质层3平行。
由上述描述可知，天线地层1与PCB板介质层3平行利于提高测试的结果的准确性。
进一步的，沿所述测试样品的厚度方向投影，所述天线地层1的投影区域与所述PCB板介质层3的投影区域完全重合。
实施例一
请参照图1和图2，本发明的实施例一为：胶水性能参数的测试方法，包括如下步骤，
获取待测样品，所述待测样品包括由下至上依次层叠的天线地层1、待测胶层2、PCB板介质层3和线路层4；所述线路层4包括谐振环41、微带线42及射频接头43，微带线42的两端分别连接所述谐振环41及所述射频接头43，具体的，所述微带线42的数量为两个，两个所述微带线42共线设置，所述谐振环41位于两个所述微带线42之间；所述待测胶层2的厚度和所述PCB板介质层3的厚度相等，优选的，所述PCB板介质层3的厚度为0.1-0.2mm，进一步优选所述PCB板介质层3的厚度为0.1mm或0.2mm；所述天线地层1与PCB板介质层3平行，因此，所述线路层4能够与待测胶层2保持平行以避免线路层4相对于待测胶层2发生偏斜导致测试结果不准确。详细的，沿所述测试样品的厚度方向投影，所述天线地层1的投影区域与所述PCB板介质层3的投影区域完全重合。本实施例中，所述天线地层1的材质为铜。
测试待测样品的谐振环41的谐振频率f0；
根据公式(一)
Figure BDA0002963253060000051
计算得到有效介电常数ξeff，C表示光速；
接下来，先介绍所述待测胶层2的介电常数DK的计算过程，再介绍所述待测胶层2的介电损耗DF的计算过程。
所述待测胶层2的介电常数DK的计算过程如下：
根据公式(二)
Figure BDA0002963253060000061
计算得到谐振环41的有效宽度Weff，h表示待测胶层2的厚度，W表示谐振环41的实际线宽，t表示谐振环41的厚度；
又因为ξeff的计算公式(三)为
Figure BDA0002963253060000062
因此，根据上述公式(一)(二)(三)可以推导出计算式(一)
Figure BDA0002963253060000063
根据推导所得计算式(一)
Figure BDA0002963253060000064
可以计算得到待测胶层2和PCB板介质层3的平均介电常数DK_ave；
根据计算式(二)
Figure BDA0002963253060000065
便可计算得到所述待测胶层2的介电常数DK，DK_PCB表示所述PCB板介质层3的介电常数，不难理解的，DK_PCB由PCB板介质层3的生产厂家提供。
所述待测胶层2的介电常数DF的计算过程如下：
根据公式(四)
Figure BDA0002963253060000066
计算得到总损耗tot_loss，其单位为dB/cm；La表示测试得到的所述谐振环41的插损；BW表示谐振环3dB带宽，其单位为GHz。
根据计算式(三)DF_ave＝tot_loss-rad_loss-metal_loss，计算得到待测胶层2和PCB板介质层3的平均介电损耗DF_ave，rad_loss表示所述谐振环41的辐射损耗，metal_loss表示所述谐振环41的金属损耗，由于所述谐振环41的辐射损耗及所述谐振环41的金属损耗均较小，因此，所述谐振环41的辐射损耗及所述谐振环41的金属损耗可直接采用仿真软件仿真所得的相应结果；
根据计算式(四)
Figure BDA0002963253060000071
便可计算得到所述待测胶层2的介电损耗DF，DF_PCB表示所述PCB板介质层3的介电损耗。
本实施例中，所述待测样品的制作步骤包括，
获取单层PCB板和天线地层1，所述单层PCB板包括所述PCB板介质层3和设于所述PCB板介质层3一侧表面的PCB板金属层；
蚀刻所述单层PCB板，以在所述PCB板金属层上形成所述线路层4；
利用待测胶层2将所述天线地层1粘接到所述PCB板介质层3远离所述PCB板金属层的一侧。
容易理解的，不同的谐振频率f0与不同口径的谐振环41对应，因此，在制作测试样品之前，还需要对谐振环41的口径进行设计，胶水厂家会提供低频工况下胶水的介电常数DK低频，根据该数据结合公式(一)(二)(三)便可得谐振环41的实际线宽W设计，设计人员即可利用该结果设计谐振环41的口径。具体的：
假设设计人员拟设计对应于10GHz的谐振环，公式(一)变形为
Figure BDA0002963253060000072
公式(三)变形为
Figure BDA0002963253060000073
公式(二)变形为
Figure BDA0002963253060000074
由此可计算得到10GHz工作频点对应谐振环的实际线宽W设计。需要说明的是，由于W设计的结果只是估算所得数据，因此，在进行实际测试时，待测样品的谐振环的谐振频率f0需要实际测试。
综上所述，本发明提供的胶水性能参数的测试方法，实施成本低、测试精度高、测试结果准确，特别适合毫米波频段下的胶水的DK数据和DF数据。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.胶水性能参数的测试方法，其特征在于：包括如下步骤，
获取待测样品，所述待测样品包括由下至上依次层叠的天线地层、待测胶层、PCB板介质层和线路层，所述线路层包括谐振环，所述待测胶层的厚度和所述PCB板介质层的厚度相等；
测试待测样品的谐振环的谐振频率f0；
根据公式
Figure FDA0002963253050000011
计算得到有效介电常数ξeff，C表示光速；
根据公式
Figure FDA0002963253050000012
计算得到谐振环的有效宽度Weff，h表示待测胶层的厚度，W表示谐振环的实际线宽，t表示谐振环的厚度；
根据计算式
Figure FDA0002963253050000013
计算得到待测胶层和PCB板介质层的平均介电常数DK_ave；
根据计算式
Figure FDA0002963253050000014
计算得到所述待测胶层的介电常数DK，DK_PCB表示所述PCB板介质层的介电常数。
2.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：根据公式
Figure FDA0002963253050000015
计算得到总损耗tot_loss，La表示测试得到的所述谐振环的插损，BW表示谐振环3dB带宽；
根据计算式DF_ave＝tot_loss-rad_loss-metal_loss，计算得到待测胶层和PCB板介质层的平均介电损耗DF_ave，rad_loss表示所述谐振环的辐射损耗，metal_loss表示所述谐振环的金属损耗；
根据计算式
Figure FDA0002963253050000016
计算得到所述待测胶层的介电损耗DF，DF_PCB表示所述PCB板介质层的介电损耗。
3.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述待测样品的制作步骤包括，
获取单层PCB板和天线地层，所述单层PCB板包括所述PCB板介质层和设于所述PCB板介质层一侧表面的PCB板金属层；
蚀刻所述单层PCB板，以在所述PCB板金属层上形成所述线路层；
利用待测胶层将所述天线地层粘接到所述PCB板介质层远离所述PCB板金属层的一侧。
4.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述PCB板介质层的厚度为0.1-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述线路层还包括与所述谐振环相连的微带线。
6.根据权利要求5所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述微带线的数量为两个，两个所述微带线共线设置，所述谐振环位于两个所述微带线之间。
7.根据权利要求5所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述线路层还包括与所述微带线相连的射频接头，所述射频接头位于所述微带线远离所述谐振环的一端。
8.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：所述天线地层与PCB板介质层平行。
9.根据权利要求1所述的胶水性能参数的测试方法，其特征在于：沿所述待测 样品的厚度方向投影，所述天线地层的投影区域与所述PCB板介质层的投影区域完全重合。
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