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Technologie PCB
Les fabricants de cartes PCB expliquent ce qu'est la constante diélectrique fr4
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Les fabricants de cartes PCB expliquent ce qu'est la constante diélectrique fr4

Les fabricants de cartes PCB expliquent ce qu'est la constante diélectrique fr4

2021-07-29
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Author:ipcber

FR-4 sheet is a double-sided copper-clad PCB sheet made of epoxy resin + glass cloth. Celui - ci. fr4 copper-clad sheet is commonly used, and the Fr4 constante diélectrique relative to air is 4.2-4.7. The Fr4 constante diélectrique Variation en fonction de la température, and the maximum change range can reach 20% in the temperature range of 0-70 degrees. Changement the dielectric constant will cause a 10% change in the line delay. The higher the temperature, Plus le retard est important. La constante diélectrique varie également en fonction de la fréquence du signal.. The higher the frequency, Plus petit, mieux c'est. Fr4 constante diélectrique. In general, the classic value of Fr4 constante diélectrique is 4.4. The dielectric constant changes with frequency as shown in the figure.

Fr4 constante diélectrique


Fr4 constante diélectrique

The Fr4 constante diélectrique (Dk, ε, Er) determines the speed at which the electric signal propagates in the medium. The propagation speed of the electrical signal is inversely proportional to the square root of the dielectric constant. The lower the dielectric constant, Plus le signal est rapide. Let's make a vivid analogy, just like you are running on the beach. The depth of the water floods your ankles. La viscosité de l'eau est une constante diélectrique. The more viscous the water, the higher the dielectric constant and the slower you run.


The dielectric constant is not very easy to measure or define. Il ne s'agit pas seulement des caractéristiques des médias., but also related to the test method, Fréquence des essais, and material state before and during the test. The dielectric constant also changes with the temperature. Some special materials take into account the temperature factor in the development. Humidity is also an important factor affecting the dielectric constant, Parce que la constante diélectrique de l'eau est de 70, and very little moisture will cause Significant changes.


Perte diélectrique de la Feuille fr4: perte d'énergie causée par l'effet d'hystérèse de la conductivité diélectrique et de la polarisation diélectrique. Aussi connu sous le nom de perte diélectrique, appelé perte diélectrique. Sous l'action d'un champ électrique alternatif, l'angle complémentaire de l'angle (angle du facteur de puissance) entre la phase de courant et la phase de tension passant par le diélectrique est appelé angle de perte diélectrique. La perte diélectrique de la Feuille fr4 est généralement de 0,02. La perte diélectrique augmente avec l'augmentation de la fréquence.


TG value of fr4 sheet: also called glass transition temperature, generally 130℃, 140℃, 150℃, 170 âƒ.

Conventional thickness of fr4 sheet

Commonly used thicknesses: 0.3 mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.5mm, 1.6mm, 1.8 mm, 2.0mm, the thickness error of the plate needs to be based on the production capacity of the fr4 plate factory Certainly.

Fr4 Épaisseur normale du cuivre pour les stratifiés revêtus de cuivre: 0.5 ounces, 1 oz, 2 oz, and other copper thicknesses are also available, Ce qui doit être déterminé par la consultation IPCB.


Dispersion, Un effet optique important, is also important in high-speed pcb and high-frequency pcb. In the PCB, Différents signaux se propagent à des vitesses différentes dans la trajectoire.


Comme tous les autres matériaux, the dispersion of fr4 affects the traveling pulses and waves in the PCB trace. Les principes physiques qui décrivent la dispersion sont bien connus et peuvent être utilisés pour développer des modèles analytiques du comportement des signaux dans les PCB..

Pour ceux qui ne se souviennent peut - être pas avoir suivi des cours d'ingénierie ou de physique, the dielectric constant (and thus the refractive index) in a material is a function of the frequency of electromagnetic wave propagation. C'est pourquoi les prismes peuvent être utilisés pour séparer la lumière blanche en couleurs arc - en - ciel. De même,, the absorption rate of electromagnetic waves is also a function of electromagnetic wave frequency.


Cela aura de nombreux effets sur les PCB fr4. These effects are particularly important in high-speed pcb or high-frequency pcb applications. The change of Fr4 constante diélectrique with frequency is called dispersion, Il en résulte que les différentes composantes de fréquence des impulsions électriques se propagent à des vitesses différentes dans la trajectoire des PCB.. In the case of positive dispersion (the dielectric constant increases with frequency), La composante haute fréquence arrive à la charge plus tard que la composante basse fréquence, Et vice versa.


L'impulsion numérique n'est en fait qu'une superposition d'ondes analogiques, and the influence of dispersion on each frequency component is slightly different. Fr4 a exactement une dispersion négative en termes de vitesse de propagation du signal, but placing a laminate with positive dispersion on the substrate can compensate for signal distortion and reduce loss.


La majorité du spectre des impulsions numériques (environ 75%) est concentrée entre la fréquence de commutation et la fréquence du genou. La fréquence du genou est d'environ un tiers de l'inverse du temps de montée du signal. Une approximation appropriée ne tient compte que de la dispersion à la fréquence de commutation, mais cette approximation ne s'applique qu'à la dispersion faible et moyenne.


La tangente de l'angle de perte de fr4 varie également avec la fréquence jusqu'à ce qu'elle augmente rapidement à environ 100 kHz., and then increases steadily until about 100 GHz. Alors..., Plus la fréquence est élevée, plus l'atténuation est grande, but the stretching caused by the digital pulse is not too severe. Avec une fréquence et un taux de données plus faibles, stretching is more important, Cela affecte les tolérances d'inadéquation pour la longueur de la piste.


Par rapport aux signaux analogiques, les traces de PCB sur fr4 ont tendance à présenter des pertes plus élevées que d'autres matériaux de PCB spécialement conçus pour les applications de signaux analogiques dans la gamme de GHz. Par conséquent, les tôles fr4 destinées aux applications à haute vitesse / haute fréquence doivent comprendre des stratifiés à grande vitesse afin de réduire les pertes et de compenser la dispersion négative inhérente au fr4. En outre, d'autres matériaux spécialement conçus pour les applications RF doivent être utilisés.


Considering that the dispersion in the circuit model of the transmission line is completed on a per unit length basis. En d'autres termes,, the important parameters for modeling a transmission line are the series resistance and series inductance of the conductor, Conductivité parallèle des diélectriques, and the capacitance between the conductor and its return path. Il est important ici de tenir compte de la conductivité du shunt et Fr4 constante diélectrique with frequency.


La conductivité électrique du matériau fr4 est divisée en composants statiques et en composants liés à la fréquence, qui sont proportionnels à la perte diélectrique et à la fréquence. En même temps, la constante diélectrique fr4 est essentiellement fonction de la fréquence due à l'excitation de la charge superficielle inférieure ou de l'oscillation dipolaire à basse fréquence, ou à l'excitation de la vibration du réseau et de la transition électronique à haute fréquence.


In terms of building a circuit model for the fr4 pcb board, La capacité totale et la conductivité de dérivation doivent être déterminées à la fréquence du signal d'intérêt sur fr4.. Lors de la modélisation du comportement du circuit, these values must be included in the circuit model of the traces on the fr4 board. Les calculs en cause sont fondamentaux, but getting the values wrong can cause your model to produce results that don’t match the actual situation.


Bien sûr., you can use equations to analyze the transmission lines of each part of the circuit board, Mais vous pouvez également utiliser un simulateur de circuit basé sur spice. Vous devez fournir les bonnes valeurs de conductivité et de capacité de shunt pour le substrat fr4 PCB à la fréquence qui vous intéresse.


De plus, comme la constante diélectrique fr4 à la fréquence de corrélation a été déterminée, les valeurs correctes peuvent être incluses dans le solveur de champ 3D. Cela vous permet de vérifier les champs de rayonnement, ce qui peut causer des problèmes d'intégrité du signal dans l'ensemble de l'appareil ou de la conception de panneaux multiples.