1、文章編號:1001-9227(200306-0047-02介電常數、介質角正切對PC B特性阻抗的影響3曹安照田麗(安徽工程科技學院電氣系蕪湖,241000摘要:數字信息的處理、傳輸都面臨著高速化的問題,適合于這方面應用的材料必須有高的特性阻抗也即低的介電常數和介質損耗,本文研究了影響介電常數及介質角正切的幾種因素。這種研究對PC B行業和生產廠家生產高質量、大特性阻抗PC B具有重要的理論價值和實際應用價值。關鍵詞:印刷電路板特性阻抗介電常數ABSTRACT:A fter paper1,the effects of dielectric for the PC BS characteristi

2、c im pedance are analyzed.This study has very im portant theory value as well as application value.KEY WORDS:PC BCharacteristic im pedanceDielectric constant中圖分類號:T M215.92文獻標識碼:B0概述現代信息化的社會生活,隨著數字技術的發展,逐步進入了融信息、通訊、影像于一體的多媒體時代。而多媒體技術的發展,必須要有數字信息的高速度大容量傳輸作為支撐。同時,人們使用的計算機、顯示終端、電視機等也在不斷地更新換代。數字信息的處理、傳輸

3、都面臨著高速化的問題。適合于這方面應用的材料必須有低的介電常數和介質損耗。特性阻抗的計算公式為:Z0=87/S QRT(r+1.41×ln(5.98h/(0.8w+t(1式中,Z0:印刷導線的特性阻抗;r:絕緣材料的介電常數;h:印刷導線與基準面之間的介質厚度;w:印刷導線的寬度;t:印刷導線的厚度。從公式(1可以看出:影響特性阻抗的主要因素是:(1介質常數r;(2介質厚度h;(3導線寬度w;(4導線厚度t等。因而,特性阻抗與基板材料(覆銅板材關系是非常密切的,故在PC B設計中選擇基板材料非常重要,其中介電常數的影響尤為重要。1介電常數對Z0的影響3皖經貿(2001265號安徽省教

4、育廳科研項目(2001kj044從電磁波理論中的馬克斯威爾公式可知,正弦波信號在介質中的傳輸速度(V s與光速(C成正比,而與傳輸介質的介電常數(r均方成反比。V s=C/r(2信號在介質材料中傳輸速度將隨著其介電常數增加而減小。因此要獲得高的信號傳輸速度必須降低材料的介電常數。同時要獲得高的信號傳輸速度就必須采用高的特性阻抗值。而高的特性阻抗必須選用低的介電常數材料。大家知道,基板材料的介電常數是由基板材料的各種介質材料的綜合體現。如FR-4基板材料,它是由環氧樹脂和E玻璃纖維布增強材料組成的,所以FR -4基板材料的介電常數r值可用下式來表達: lgr=V R lgR+V g lgg(3式

5、中r為覆銅板基板材料的介電常數,R和g分別為樹脂和玻璃布的介電常數,V R和V g分別是樹脂和玻璃布的體積百分數。這說明覆銅板基板材料的介電常數是由基板材料中的樹脂體積含量和增強材料體積含量及其相應介電常數來決定的。由公式(1和(3可看出,要采用低r的基板材料必須選用低介電常數的樹脂和低介電常數的增強材料。下面以常見的幾種基板材料FR-4、MT、T LC-W-596ME、PTFE為例,探討影響介電常數的主要因素。2介電常數與頻率的關系經研究發現,介電常數與頻率的關系如圖1所示。由圖1可知,除了FR-4的介電常數隨頻率增加而緩慢增加外,其余幾種幾乎沒有什么大的變化。74自動化與儀器儀表ZI DO

6、NGHUA YU YIQI YIBIAO2003年第6期(總第110期 3介質損耗角正切與頻率的關系(如圖2所示傳輸損耗(介電損失受基材介質損耗角正切值的影響很大。d D =27.3×1 c×f ×r ×tg (4式中:d D 介電損失;C 光速;f 頻率。從圖2中可看出,除了FR -4的介質損耗角正切隨時間作非線性變化外,其余三種的介質損耗角正切隨時間緩慢上升,tg為介質損耗角正切值。4介電常數與溫度的關系從圖3中看出,除了PTFE 的介電常數隨時間變化較大外,其余三種基材的介電常數隨時間變化緩慢 。5結語低的介電常數可獲得高的特性阻抗值,本研究深入討

7、論了幾種基板材料的介電常數隨頻率、溫度等各種因素的變化情況。可以預計,今后基板材料的r 仍然會繼續走向低小的趨勢。因此,研究影響r 的因素對PC B 行業和生產廠家在實際生產中如何控制這些因素,以開發新產品,生產高質量、大特性阻抗的PC B 具有重要的理論價值和實際應用價值。參考文獻1田麗.影響印刷電路板(PC B 的特性阻抗因素及對策.自動化與儀器儀表J .2003(2:48-492張家亮.改善PC B 基材介電性能的材料動態.印刷電路信息J ,2000.(4:11-143祝大同.PC B 基板材料走向高性能、系列化.印刷電路信息J ,2000.(4:16-214M otorala Application N ote.T ransmission Lion E ffects in PC B Appli 2cationJ .AN1051(上接第29頁以避免由此方法所帶來的諸多缺點,用戶反映效果很好。4結束語進入21世紀以來,隨著冶金行業的技術進步,冶金行業技術改造項目不斷增多,這些技術改造項目都不能缺少溫度測量和控制。因此,非接觸紅外測溫技術應用于冶金行業也在不斷的擴展。紅外線測溫儀的出現,結束了無法對運動目標非接觸方式測溫的歷史。它提高了生產率,