【概述】
中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) （简称 CSTM）标准委员会在2022年12月发布了团体标准T/CSTM 00907-2022《高频基板材料试验方法》，并于2023年03月27日正式实施。本文是针对标准内容进行解读。
【标准制定背景】
随着5G基站及网络通信终端设备向毫米波频段快速发展，高频PCB对基板材料的要求越来越高，一方面高频基板作为信号传输的关键载体，其各项性能均影响着信号传输的稳定性和完整性，另一方面在国产化背景驱动下，迫切需要更为系统完善的高频基板材料的测试与验证方法来支撑基板材料在高频信号下的可靠性发展。
【目的、意义/重要性】
目前国内外针对高频基板材料的试验和验证方法较少，国内较为齐全的标准GB/T 4722 -2017 与 GJB 9491-2018 只关注覆铜板（CCL）材料或者印制板（PCB）级别的常规性能要求和测试方法。标准在充分吸收 GB/T 4722 -2017、GJB 9491-2018 和 T/CSTM 00910-2022标准优点的基础上，建立了一套完整的高频基板材料测试与验证方法，填补了该领域的空白，为高频基板材料及高频印制板相关性能检测提供技术依据，促进行业的发展。
【标准介绍】
标准规定了高频基板材料的尺寸、电性能、热性能、物理性能、机械性能和工艺适应性的测试方法，以及在印制板级电性能、机械性能、可加工性、工艺适应性和环境可靠性的验证方法。适用于印制电路板行业领域所用高频基板在材料级的性能测试及加工成PCB后的元件级验证。标准中介电常数、损耗角正切值测试频率在1GHz~40GHz范围内，变温范围在-50℃~150℃，介电常数范围：2.0~20.0，测试损耗角正切值范围：2.0×10-4~1.0×10-2；回流曲线的条件为：升温到217℃时的斜率:（0-3）℃/s；恒温时间:从150℃升到210℃：60s～150s；液相线（≥217℃）以上总时间：60s-150s；回流峰值温度：260℃±3℃；峰温以下5℃总时间:10s～30s，其他项目相关指标均具有较强的针对性和可操作性。
【标准特点】
标准包含了CCL 的测试和验证两个环节，其中验证是通过 CCL 加工成 PCB 后在元件级评估 CCL 的质量水平，放在一起综合评价更加系统化。标准在CCL材料级增加了1GHz~40GHz频率范围的介电常数、损耗因子和温度系数试验方法；PCB元件级新增电性能插入损耗、工艺适应性模拟回流焊和环境可靠性导电阳极丝（CAF）等测试项目，补充相关标准的欠缺。考虑到CCL在传统通信频段下可近似被认为是各向同性，但在5G毫米波通信频段会展现出X、Y、Z 各向异性特点，增加了高频材料 Z 向介电常数和介质损耗角正切的测试方法。
国内涉及高频基板材料试验方法的标准主要有国标GB/T 4722-2017，国军标GJB 9491-2018和本团体标准T/CSTM 00910-2022《高频介质基板的介电常数和介质损耗角正切测试方法——带状线测试法》。GB/T 4722-2017主要针对刚性覆铜板材料相关性能的试验方法，但是缺少将覆铜板材料转化成PCB元件级别更加系统化的性能验证方法；国军标GJB 9491-2018更多的关注PCB性能的评判，且信号测试方面未涉及到插入损耗测试项目，特性阻抗测试缺少标准测试图形及详细测试方法;团体标准T/CSTM 00910-2022《高频介质基板的介电常数和介质损耗角正切测试方法——带状线测试法》是单项高频基板材料的Dk/Df测试方法。相关标准的对比结果见表1。
表1 标准对比表
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标准号 |
GB/T 4722-2017 |
GJB 9491-2018 |
T/CSTM 00910-2022 |
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标准名称 |
《印制电路用刚性覆铜箔层压板试验方法》 |
《微波印制板通用规范》 |
《高频介质基板的介电常数和介质损耗角正切测试方法——带状线测试法》 |
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范围 |
针对刚性覆铜箔层压板的外观、尺寸、物理和化学性能、机械性能、电性能、环境性能的试验方法 |
微波印制板通用性的性能规范 |
测试频率范围：1GHz~40GHz ； 测试介电常数范围： 2.0~20.0； 测试损耗角正切值范围：2×10-4~1×10-2 测试温度范围：-50℃~150℃。 |
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原理 |
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由被测介质基板、良导体金属接地板和良导体金属谐振导带可构成典型的带状线结构，典型结构如图1所示。两端开路的带状线具有谐振电路的特性，带状线谐振电路由两块被测介质基板，在其正中放置一根厚度不大于0.018mm的良导体金属带作为谐振导带，在两片介质基板外侧各放置一片接地金属片组成。当带状线产生谐振特性时，它的谐振频率 与被测介质基板的介电常数 相关，其品质因数Q值与被测介质基板的介质损耗角正切 相关。因此，通过测量带状线谐振器的谐振频率以及品质因数的数值得到介质基板的介电常数 和损耗角正切 。 |
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制样要求 |
根据具体测试项目进行试样制备 |
根据具体测试项目进行试样制备 |
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标准性质 |
国家标准 |
军用标准 |
团标 |
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特点 |
只关注CCL材料级别的性能试验方法而缺少将CCL材料转化成PCB元件级别更加系统化的性能验证方法 |
①更多的关注PCB性能的评判，对测试方法描述较少； ②信号测试方面：未涉及到插入损耗测试项目，特性阻抗测试缺少标准测试图形及详细测试方法 |
单项高频基板材料的Dk/Df测试 |
【标准应用】
标准自正式实施以来，受行业内相关企业关注。标准的主要参编单位将本标准应用到相关产品的质量控制、检验检测中，大大提高了产品生产过程中产品检测效率，提升了产品的可靠性。此外作为主要起草单位，充分利用国家新材料测试评价平台-电子材料行业中心对该标准进行了推广，推动了高频基板检测技术在行业内的革新。
【标准制定单位构成】
标准起草单位：工业和信息化部电子第五研究所、电子科技大学、中兴通讯股份有限公司、广东生益科技股份有限公司、浙江华正新材料股份有限公司、广州广合科技股份有限公司、成都恩驰微波科技有限公司、深圳先进电子材料国际创新研究院、山东国瓷功能材料股份有限公司。