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Tecnología de PCB
El fabricante de PCB explica qué es la constante dieléctrica fr4
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El fabricante de PCB explica qué es la constante dieléctrica fr4

El fabricante de PCB explica qué es la constante dieléctrica fr4

2021-07-29
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Author:ipcber

La placa FR - 4 es una placa de PCB recubierta de cobre de doble cara hecha de resina epoxi y tela de vidrio. Las constantes dieléctricas de fr4 con respecto al aire son de 4,2 - 4,7. La constante dieléctrica de fr4 varía con la temperatura, y el rango máximo de variación puede alcanzar el 20% en el rango de temperatura de 0 - 70℃. El cambio de la constante dieléctrica causará un cambio del 10% en el retraso de la línea. Cuanto mayO es la temperatura, mayor es el retraso. La constante dieléctrica también varía con la frecuencia de la señal. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la constante dieléctrica de fr4. En general, el valor clásico de la constante dieléctrica fr4 es 4.4. Como se muestra en la figura, la constante dieléctrica varía con la frecuencia.

Constante dieléctrica fr4


Constante dieléctrica fr4

Este Constante dieléctrica fr4 (Dk, 1 μ, Er) determines the speed at which the electric signal propagates in the medium. La velocidad de propagación de la señal eléctrica es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante dieléctrica. Menor constante dieléctrica, Velocidad de transmisión de la señal más rápida. Hagamos una analogía vívida, Como si estuvieras corriendo en la playa.. La profundidad del agua te ahoga los tobillos.. La viscosidad del agua es constante dieléctrica. Cuanto mayor es la viscosidad del agua, Cuanto mayor es la constante dieléctrica, más lento es el funcionamiento.


La constante dieléctrica no es fácil de medir o definir. Está relacionado no sólo con las características del medio, sino también con el método de ensayo, la frecuencia de ensayo y el Estado del material antes y durante el ensayo. La constante dieléctrica también varía con la temperatura. Algunos materiales especiales tienen en cuenta la temperatura en el proceso de desarrollo. La humedad también es un factor importante que afecta a la constante dieléctrica, ya que la constante dieléctrica del agua es de 70, muy poca humedad causará cambios significativos.


Pérdidas dieléctricas de las láminas fr4: la pérdida de energía causada por el campo eléctrico debido al efecto retardado de la conductividad dieléctrica y la polarización dieléctrica. También se llama pérdida dieléctrica. Bajo la acción del campo eléctrico Alterno, el ángulo complementario del ángulo entre el phasor actual y el phasor de tensión que fluye a través del dieléctrico se llama ángulo de pérdida dieléctrica. La pérdida dieléctrica de fr4 es generalmente de 0,02 y aumenta con el aumento de la frecuencia.


Valor Tg de la hoja fr4: también conocida como temperatura de transición vítrea, generalmente 130, 140, 150, 170.

Espesor convencional de la placa fr4

Espesor común: 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,8 mm, 2,0 mm, el error de espesor de la placa debe determinarse de acuerdo con la capacidad de producción de la fábrica de placas fr4.

Espesor normal del cobre de los laminados fr4 revestidos de cobre: 0.5 Oz, 1 Oz, 2 Oz, Y otros espesores de cobre, Qué debe determinarse mediante consulta IPCB.


Dispersión, Un efecto óptico importante, También es importante a este respecto PCB de alta velocidad Y Placa de circuito impreso de alta frecuencia. En PCB, Diferentes señales viajan a diferentes velocidades en la trayectoria.


Al igual que cualquier otro material, la dispersión de fr4 puede afectar el pulso de onda itinerante y la onda en la trayectoria de PCB. El principio físico que describe la dispersión es bien conocido y puede ser utilizado para desarrollar el modelo analítico del comportamiento de la señal en PCB.

Para aquellos que pueden no recordar haber tomado clases de ingeniería o física, la constante dieléctrica (y por lo tanto el índice de refracción) en el material es una función de la frecuencia de propagación de ondas electromagnéticas. Es por eso que los prismas se pueden utilizar para separar la luz blanca en colores arcoíris. Además, la tasa de absorción de las ondas electromagnéticas es también una función de la frecuencia de las ondas electromagnéticas.


Esto tendrá muchos efectos en el PCB fr4. Estos efectos son especialmente importantes en algunos casos. PCB de alta velocidad or Placa de circuito impreso de alta frecuencia Aplicación. Cambio Constante dieléctrica fr4 La señal relacionada con la frecuencia se llama dispersión, Esto conduce a la propagación de diferentes componentes de frecuencia de pulso eléctrico a diferentes velocidades en la trayectoria de PCB. In the case of positive dispersion (the dielectric constant increases Frecuencia), El componente de alta frecuencia llega a la carga más tarde que el componente de baja frecuencia, Y Vice Versa.


Los pulsos digitales son en realidad sólo la superposición de ondas analógicas, y la influencia de la dispersión en cada componente de frecuencia es ligeramente diferente. Fr4 tiene una dispersión negativa en la velocidad de propagación de la señal, pero la colocación de un laminado con dispersión positiva en el sustrato puede compensar la distorsión de la señal y reducir la pérdida.


La mayor parte del espectro del pulso digital (alrededor del 75%) se concentra entre la frecuencia de conmutación y la frecuencia de la rodilla. La frecuencia de la articulación de la rodilla es aproximadamente un tercio de la inversa del tiempo de subida de la señal. Una aproximación adecuada sólo tiene en cuenta la dispersión en la frecuencia de conmutación, pero sólo se aplica a la dispersión baja y media.


La tangente del ángulo de pérdida de fr4 también varía con la frecuencia hasta que aumenta rápidamente a unos 100 kHz y luego aumenta constantemente a unos 100 GHz. Por lo tanto, la atenuación es mayor a frecuencias más altas, pero el estiramiento causado por el pulso digital no es tan grave. El estiramiento es más importante a bajas frecuencias y tasas de datos, lo que afecta la tolerancia de desajuste de la longitud de la trayectoria.


En comparación con las señales analógicas, las trazas de PCB en fr4 tienden a tener una mayor pérdida que otros materiales de PCB utilizados específicamente para aplicaciones de señales analógicas en el rango de GHz. Por lo tanto, las placas fr4 para aplicaciones de alta velocidad / alta frecuencia deben incluir laminados de alta velocidad para reducir la pérdida y compensar la dispersión negativa inherente de fr4. Además, se utilizarán otros materiales específicos para aplicaciones de radiofrecuencia.


Considerando que la dispersión en el modelo de circuito de línea de transmisión se realiza sobre la base de la unidad de longitud. En otras palabras, los parámetros importantes del modelado de la línea de transmisión son la resistencia en serie y la Inductancia en serie del conductor, la conductividad paralela del dieléctrico y la Capacitancia entre el conductor y su circuito. El énfasis aquí es considerar el cambio de la conductividad de derivación y la constante dieléctrica fr4 con frecuencia.


La conductividad eléctrica de los materiales fr4 se divide en componentes estáticos y componentes relacionados con la frecuencia, que son proporcionales a la pérdida dieléctrica y la frecuencia. Mientras tanto, la constante dieléctrica fr4 es esencialmente una función de la frecuencia, que se debe a la excitación de la carga superficial o la oscilación dipolar a baja frecuencia, o la vibración de la red y la transición electrónica a alta frecuencia.


En la construcción del modelo de circuito para fr4 Placa de circuito, La Capacitancia total y la Conductancia paralela deben determinarse a la frecuencia de la señal de interés en fr4. Al modelar el comportamiento del circuito, Estos valores deben incluirse en el modelo de circuito de trazas en el dispositivo Placa fr4. Los cálculos involucrados son básicos, Sin embargo, los valores erróneos pueden causar que el modelo produzca resultados que no coincidan con la realidad.


Por supuesto, puede utilizar ecuaciones para analizar las líneas de transmisión en cada parte de la placa, pero también puede utilizar un simulador de circuitos basado en especias. Usted necesita proporcionar los valores correctos de conductividad y Capacitancia de derivación para el sustrato de PCB fr4 en las frecuencias que le interesan.


Además, dado que la constante dieléctrica fr4 a la frecuencia de correlación se ha determinado, los valores correctos pueden incluirse en el Solucionador de campo 3D. Esto le permite comprobar el campo de radiación, lo que puede causar problemas de integridad de la señal en todo el equipo o en el diseño de varios paneles.