高周波電子機器設計における材料の特性評価方法

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材料特性の評価

高周波電子回路設計のための材料特性評価には、対象となる用途の動作周波数範囲全体にわたって、誘電率、損失正接、および導体の導電率を正確に測定することが必要となります。 測定構成には通常、ベクトルネットワークアナライザ、校正標準器、適切な共振器固定具、および選択された測定方法に従って準備された材料試料が含まれます。評価対象の材料に応じて、ファブリ・ペロー共振器、分割円筒共振器、または導電率共振器が使用され、被測定材料によって生じる共振周波数のシフトや品質因子の変動を測定します。 ベクトルネットワークアナライザによって取得された広帯域散乱パラメータの測定データは、「Materials Measurement Suite」によって処理されます。このソフトウェアは、適切な抽出アルゴリズムを適用し、プリント基板、集積回路パッケージ、導電性フィルム、および先進的な基板技術に使用される誘電体および導電性材料の電磁特性を算出します。

抽出された材料特性は、電磁界シミュレーション、シグナルインテグリティモデル、アンテナ設計、および部品開発のワークフローに直接組み込まれます。エンジニアは、AIデータセンター、先進パッケージング、自動車用レーダー、衛星通信、第5世代および第6世代のワイヤレスアプリケーション向けに、候補となる材料の比較、製造の一貫性の評価、サプライヤーの仕様の検証、および材料選定の最適化を行うことができます。 また、得られた材料パラメータをシミュレーション環境にエクスポートすることで、設計プロセスにおいて、測定された材料挙動と予測される回路またはシステムの性能との相関性を向上させることができます。共通の測定プラットフォームと専用の材料特性評価ソフトウェアを併用することで、測定値の取得、材料特性の抽出、シミュレーション対応の材料モデルの生成を行うための再現性のあるワークフローが実現され、手作業による計算や後処理に伴う不確実性を低減することができます。

材料特性評価ソリューション

材料の正確な特性評価を行うには、制御された実験室環境下で誘電体および導電性材料の電磁特性を測定するために、共振器を用いた測定と専用の解析ソフトウェアを組み合わせる必要があります。このワークフローは、ベクトルネットワークアナライザと選択した共振器フィクスチャの校正から始まり、続いて材料試料の広帯域散乱パラメータ測定が行われます。 用途に応じて、損失の極めて少ない誘電体材料にはファブリ・ペロー共振器が、プリント基板ラミネートの誘電率や損失正接の評価にはスプリットシリンダー共振器が、導電性材料やメタライゼーションの特性評価には導電率共振器が一般的に使用されます。「Materials Measurement Suite」は、確立された材料抽出手法を用いて測定された共振周波数および品質因数のデータを処理し、誘電率、損失正接、または導体の導電率を算出します。 このソフトウェアを「Streamline USBベクトルネットワークアナライザ」と組み合わせることで、校正済みのデータ取得から、材料特性の自動抽出、レポート作成、さらには高速デジタルシステム、高周波回路、半導体パッケージング、自動車用レーダー、衛星通信、および新興の第6世代無線技術向けのシミュレーション対応材料モデルの生成に至るまで、包括的な測定および解析ワークフローを提供します。
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