影响PCB基板材料介电特性的因素有哪些？

发布时间：

2015-09-01

1.影响的介电常数的因素

介电常数与介电体损失、信号的传输速度、信号的波长的缩短率相关。基板材料的介电常数值高，波长的缩短率则大。RF电路、天线电路多采用波长（λ）为λ/4的设计，对基板材料要求低的介电常数。在过去用KHZ、MHZ频率电路设计的时代，曾经使用过高介电常数、低介质损耗因子的陶瓷基板材料（它的介电常数为10，介质损耗因子为0.0002）。在1GHZ传输频率下，信号波长在空气中为30cm，而采用FR-4基板材料的配线图形上的信号波长为15cm。λ/4的设计方式下，配线长度缩短为3.75cm。从印制电路板制造质量的精度上考虑，使用高介电常数的基板材料，若想得到所要求的高频性能是很困难的。因此，在1GHZ以上的电路要求的情况下，采用低介电常数的基板材料制造PCB是十分必要的。而使用有机树脂系基材，要比陶瓷基材更易实现基板材料的低介电常数、低介质损耗因子的要求。

2.频率变化对介电特性的影响

在不同的频率条件下的介电常数和介质损耗因子是会发生变化的。低介电常数的基板材料，在1GHZ以上在介电特性上是基本变化不大的。而在低频率范围内，它的介电特性测定值“混乱”——变化跳动较大。FR-4基板材料的介电常数在1MHZ时是4.7，在1GHZ时是随着频率条件的不同而略微有变化。并且从1MHZ到1GHZ的频率增高，它表现出略微下降的趋势。因此高频射频板一般采用专用的射频板材。

3.环境变化对介电特性的影响

选择高频电路用的基板材料，还应该注意考察在高频元器件发热量大的情况下，以及在高温、高湿环境情况下，基板材料的介电特性的变化大小。一般要选择在上述环境变化下介电特性变化小的基板料。在高温、高湿环境情况下，一般的基板材料的ε和tanδ值是上升的。因此，根据所使用的环境中的温度、湿度的变化情况，去掌握基材料的介电特性能变化量，是十分重要的。

4.在频率、温湿度变化下的对介电特性稳定性的评价

对基板材料介电特性在频率、温湿度变化下的稳定性的评价，首先要用这种基板材料制作出测试专用印制电路板。然后采用电路分析的手段，对S参数的进行测定（S21：减衰量、S11：反射量）。并检测其位相特性、VSWR、特性阻抗等。在检测中必须要注意考虑在检测中的影响度。（这种检测中止差），对检测结果的准确性影响是至关重要的。

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