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最近、剛フレキシブルボード工場の顧客はFR 4の誘電率を4.5にしなければならないと規定している。しかし、メーカーはFR 4のDK値がこのように正確であることを保証することはできない。今日は、FR 4（ガラス繊維エポキシ銅張積層板）の誘電率（DK）値が通常4.2〜4.8の間に表記される理由を説明します。
プリント基板（PCB）材料に編組ガラスを添加することで、材料の構造強度を高めることができる。これは積層板材料の機械的安定性を高めるのに役立ちますが、これは材料の電気的挙動に何か影響がありますか。ガラス強化積層PCB板を編む古典的な問題の1つは、「ガラス編み効果」がこれらの積層板上で処理される高速または高周波回路の電気的性質に悪影響を与える可能性があることである。
ガラス繊維積層板の特定の樹脂系によれば、この材料の誘電率（Dk）は実際には位置に応じて非常に小さい周期で変化する。これらのDk値の異なる小領域は、ガラス繊維の独特な物理的な編組構造に起因する可能性があり、ガラス繊維の編組物はガラス繊維の束から編組され、ガラス束の間に小さな開口領域が存在する。ここで、ガラス繊維束のDkは通常約6であり、束間の開口領域における積層体のDkはガラス繊維束よりもはるかに低く、通常約3である。高速/高周波伝送路のインピーダンスはDkに依存するため、ガラス積層板を編む回路設計エンジニアにとって、Dk値の変化は常に問題である。
プリプレグと銅被覆積層板は、私たちが一般に言うPPとコアプレートです。媒体はエポキシ樹脂とガラス繊維布の混合物である。（リジッドプリント配線板）
ガラスクロスにはいろいろな種類があり、それぞれに厚みや編みサイズがあります。以下は、剛性フレキシブルプレート工場で一般的に使用されているガラス繊維のモデルのリストです。格子状のガラス繊維布が非常に直感的に見ることができます。大きな空窓があるモデルもあれば、非常に小さな空窓があるモデルもあります。
ガラス繊維効果の具体的な影響については、インピーダンスへの影響、遅延への影響、損失への影響を次の図例を参照してください。
注意しなければならないのは、ガラス繊維の効果は高速長軌跡に対する影響が最も大きく、低速系または極短軌跡は無視できることである。
ここでは、ガラス繊維がマイクロストリップ伝送回路にどのように影響するかを説明する例があります。上部と下部（信号伝送とマイクロストリップ接地面）のZ軸（厚さ）方向が10 GHzである両面銅被覆積層板を考慮して、誘電率DKは3.0である。通常、ミリ波周波数（30 GHz以上）などのより高い周波数では、DKの変化は材料の性能に影響を与える。例えば、77 GHzで回路を介して伝播する信号の4分の1波長は約0.024インチであり、これは8分の1波長が0.012インチであることを意味する。理論的には、電磁波がその伝播媒体中で興味のある周波数の4分の1以上の波長で任意のタイプのDK変化に遭遇すると、電磁波の伝播が破壊され、共振が発生する可能性がある。
実際の経験から、波長の8分の1以下の異常でも電磁波伝播の問題を引き起こすことが明らかになった。ガラスまたはガラスビーム中の波長の8分の1以上の回路積層板は、ガラスビームの分布（および対応するDk変化）に影響され、不規則な性能をもたらす可能性がある。異なる回路積層板を補強するために使用できるガラスタイプを考慮すると、これらのガラスタイプのいくつかは77 GHz（0.012インチ）で8分の1の波長またはそれ以上のギャップを有することは珍しくない。
これは、ミリ波の波長が小さく、FR 4ガラス繊維の「ギャップ」に相当するサイズになると、DKの変動が大きく変化することを意味する可能性がある。これがFR 4がミリ波回路に適用されない理由の一つである。
対策については、主に材料選択、設計回避、生産回避である。材料選択回避：
1：ガラス繊維の布と小さな空窓を使用する。平板ガラスクロス、開口繊維クロスなどとも呼ばれる。ガラス繊維クロスの空窓有効誘電率変動の存在を源から回避する。例：1067/1078/2116など。
2：複数のPPオーバーレイを使用して、ウィンドウ露出の確率を下げる。この方法は実行可能です。媒体が厚く、複数のPPカバー層が必要でない限り、私の個人的な意見は最初には及ばない。1つはコストであり、もう1つはPPシートを3つ以上製造する際に滑りやすいことである。
3：低誘電率ガラス繊維布を使用し、ガラス繊維とエポキシ樹脂の誘電率の差異を減少し、空窓内外の有効誘電率の差異を減少する。注：低誘電率ガラス繊維布は通常、超低損失シートのみを備えている。言い換えれば、高速シートは通常、高コストであると考えられる。
設計回避：
1：重要な信号は一定角度の線、3°、7°、11°などで、基本的にコストを増やすことはありませんが、レイアウトはもっと難しいです。すべてのレイアウトパートナーはすでに子供の頃にこの恨みを抱いていたと思います。
2：重要な信号の回転角配置は設計の難度を高めた。小さなテクニックは、FANOUTの後にチップ全体を回転させることです。
3：正常なデザインが完成したら、パズルゲームでパズルを7°回転させます。これは1ページ全体の7°配線動作に相当します。
生産の回避：
通常の設計により、剛性フレキシブルプレート工場は製造中に材料を回転させることができる。私たちが使用しているコアプレートは、大きな材料で切断されています。この大きな材料は四角い。回転切断は必然的に板材の利用率を低下させ、PPも大きな板材を使用しなければならない。製造コストが増加します。
