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1、文章編號:1001-9227(200306-0047-02介電常數(shù)、介質(zhì)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(xué)院電氣系蕪湖,241000摘要:數(shù)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(yīng)用的材料必須有高的特性阻抗也即低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,本文研究了影響介電常數(shù)及介質(zhì)角正切的幾種因素。這種研究對PC B行業(yè)和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)高質(zhì)量、大特性阻抗PC B具有重要的理論價值和實際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:印刷電路板特性阻抗介電常數(shù)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(biāo)識碼:B0概述現(xiàn)代信息化的社會生活,隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)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(shù)的發(fā)展,必須要有數(shù)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?lián)Q代。數(shù)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(yīng)用的材料必須有低的介電常數(shù)和介質(zhì)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(dǎo)線的特性阻抗;r:絕緣材料的介電常數(shù);h:印刷導(dǎo)線與基準(zhǔn)面之間的介質(zhì)厚度;w:印刷導(dǎo)線的寬度;t:印刷導(dǎo)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(zhì)常數(shù)r;(2介質(zhì)厚度h;(3導(dǎo)線寬度w;(4導(dǎo)線厚度t等。因而,特性阻抗與基板材料(覆銅板材關(guān)系是非常密切的,故在PC B設(shè)計中選擇基板材料非常重要,其中介電常數(shù)的影響尤為重要。1介電常數(shù)對Z0的影響3皖經(jīng)貿(mào)(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(zhì)中的傳輸速度(V s與光速(C成正比,而與傳輸介質(zhì)的介電常數(shù)(r均方成反比。V s=C/r(2信號在介質(zhì)材料中傳輸速度將隨著其介電常數(shù)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(shù)。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(shù)材料。大家知道,基板材料的介電常數(shù)是由基板材料的各種介質(zhì)材料的綜合體現(xiàn)。如FR-4基板材料,它是由環(huán)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(shù)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(shù),R和g分別為樹脂和玻璃布的介電常數(shù),V R和V g分別是樹脂和玻璃布的體積百分?jǐn)?shù)。這說明覆銅板基板材料的介電常數(shù)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(yīng)介電常數(shù)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(shù)的樹脂和低介電常數(shù)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(shù)的主要因素。2介電常數(shù)與頻率的關(guān)系經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),介電常數(shù)與頻率的關(guān)系如圖1所示。由圖1可知,除了FR-4的介電常數(shù)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(zhì)損耗角正切與頻率的關(guān)系(如圖2所示傳輸損耗(介電損失受基材介質(zhì)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(zhì)損耗角正切隨時間作非線性變化外,其余三種的介質(zhì)損耗角正切隨時間緩慢上升,tg為介質(zhì)損耗角正切值。4介電常數(shù)與溫度的關(guān)系從圖3中看出,除了PTFE 的介電常數(shù)隨時間變化較大外,其余三種基材的介電常數(shù)隨時間變化緩慢 。5結(jié)語低的介電常數(shù)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(shù)隨頻率、溫度等各種因素的變化情況。可以預(yù)計,今后基板材料的r 仍然會繼續(xù)走向低小的趨勢。因此,研究影響r 的因素對PC B 行業(yè)和生產(chǎn)廠家在實際生產(chǎn)中如何控制這些因素,以開發(fā)新產(chǎn)品,生產(chǎn)高質(zhì)量、大特性阻抗的PC B 具有重要的理論價值和實際應(yīng)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(tài).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(jié)束語進入21世紀(jì)以來,隨著冶金行業(yè)的技術(shù)進步,冶金行業(yè)技術(shù)改造項目不斷增多,這些技術(shù)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(shù)應(yīng)用于冶金行業(yè)也在不斷的擴展。紅外線測溫儀的出現(xiàn),結(jié)束了無法對運動目標(biāo)非接觸方式測溫的歷史。它提高了生產(chǎn)率,

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