Pembuat PCB jelaskan apa yang ialah konstan dielektrik fr4

FR-4 sheet is a double-sided copper-clad PCB sheet made of epoxy resin + glass cloth. Helaian berlumpur tembaga fr4 biasanya digunakan, dan konstan dielektrik fr4 relatif kepada udara adalah 4.2-4.7. The konstan dielektrik fr4 perubahan dengan suhu, dan julat perubahan maksimum boleh mencapai 20% dalam julat suhu 0-70 darjah. Perubahan konstan dielektrik akan menyebabkan perubahan 10% dalam lambat baris. Semakin tinggi suhu, semakin lambat. Pemalar dielektrik juga berubah dengan frekuensi isyarat. Semakin tinggi frekuensi, semakin kecil konstan dielektrik fr4. Secara umum, nilai klasik konstan dielektrik fr4 ialah 4.4. Perubahan konstan dielektrik dengan frekuensi seperti dipaparkan dalam figur.

konstan dielektrik fr4

The konstan dielektrik fr4 (Dk, Er) determines the speed at which the electric signal propagates in the medium. Kelajuan penyebaran isyarat elektrik adalah secara bertentangan dengan punca kuasa dua konstan dielektrik. Semakin rendah konstan dielektrik, semakin cepat kelajuan penghantaran isyarat. Mari kita buat analogi yang nyata, Seperti awak berlari di pantai.. Kedalaman air membanjiri kaki anda. Viskositi air adalah konstan dielektrik. Semakin berlebihan air, semakin tinggi konstan dielektrik dan semakin lambat anda berjalan.

Pemalar dielektrik tidak mudah diukur atau ditakrif. Ia tidak hanya berkaitan dengan ciri-ciri medium, tetapi juga berkaitan dengan kaedah ujian, frekuensi ujian, dan keadaan bahan sebelum dan semasa ujian. Pemalar dielektrik juga berubah dengan suhu. Beberapa bahan istimewa mempertimbangkan faktor suhu dalam pembangunan. Humiditi juga faktor penting yang mempengaruhi konstan dielektrik, kerana konstan dielektrik air adalah 70, dan sangat sedikit basah akan menyebabkan perubahan yang signifikan.

FR-4kerugian dielektrik helaian: kerugian tenaga disebabkan oleh bahan pengisihan dibawah tindakan medan elektrik disebabkan kesan histeresis konduktiviti dielektrik dan polarizasi dielektrik. Juga dipanggil kehilangan dielektrik, yang disebut sebagai kehilangan dielektrik. Di bawah tindakan medan elektrik bertukar, the complementary angle δ of the included angle (power factor angle Φ) between the current phasor and the voltage phasor flowing in the dielectric is called the dielectric loss angle. Kehilangan dielektrik helaian fr4 umumnya 0.02, dan kehilangan dielektrik akan meningkat dengan meningkat frekuensi.

Nilai TG lembaran fr4: juga dipanggil suhu transisi kaca, umumnya 130 darjah Celsius, 140 darjah Celsius, 150 darjah Celsius, 170 darjah Celsius.

Ketebusan konvensional helaian fr4

Ketebusan yang biasa digunakan: 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.5mm, 1.6mm, 1.8mm, 2.0mm, ralat ketebusan plat perlu berdasarkan kapasitas produksi kilang plat fr4 Pasti.

Lebar tembaga biasa untuk laminat berlepas tembaga fr4: 0.5 ons, 1 ons, 2 ons, dan lebar tembaga lain juga tersedia, yang perlu ditentukan dengan konsultasi ipcb.

Pemindahan, kesan optik penting, juga penting dalam PCB kelajuan tinggi dan PCB frekuensi tinggi. Dalam PCB, isyarat berbeza berkembang dengan kelajuan berbeza dalam jejak.

Seperti bahan lain, penyebaran fr4 mempengaruhi denyut dan gelombang dalam jejak PCB. Prinsip fizik yang menggambarkan penyebaran diketahui dengan baik dan boleh digunakan untuk mengembangkan model analitik perilaku isyarat dalam PCB.

Untuk orang-orang yang mungkin tidak ingat kelas teknik atau fizik mereka, konstan dielektrik (dan oleh itu indeks refraktif) dalam bahan adalah fungsi frekuensi penyebaran gelombang elektromagnetik. Inilah sebabnya prism boleh digunakan untuk memisahkan cahaya putih menjadi warna pelangi. Sama seperti, kadar penyorban gelombang elektromagnetik juga fungsi frekuensi gelombang elektromagnetik.

Ini akan mempunyai banyak kesan pada fr4 PCB. Kesan ini sangat penting dalam aplikasi PCB kelajuan tinggi atau PCB frekuensi tinggi. Perubahan konstan dielektrik fr4 dengan frekuensi dipanggil penyebaran, yang menyebabkan komponen frekuensi berbeza dalam denyutan elektrik dalam jejak PCB untuk menyebar pada kelajuan berbeza. In the case of positive dispersion (the dielectric constant increases dengan frekuensi), komponen frekuensi yang lebih tinggi mencapai muatan kemudian daripada komponen frekuensi yang lebih rendah, dan sebaliknya.

Denyut digital sebenarnya hanya superposisi gelombang analog, dan pengaruh penyebaran pada setiap komponen frekuensi sedikit berbeza. fr4 kebetulan mempunyai penyebaran negatif dalam terma kelajuan penyebaran isyarat, tetapi meletakkan laminat dengan penyebaran positif pada substrat boleh mengembalikan penyebaran isyarat dan mengurangkan kehilangan.

Kebanyakan spektrum frekuensi (kira-kira 75%) dalam denyut digital berkoncentrasi antara frekuensi tukar dan frekuensi lutut. Frekuensi lutut adalah kira-kira satu pertiga daripada reciprok masa naik isyarat. Perkiraan yang layak hanya mempertimbangkan penyebaran pada frekuensi penyukaran, tetapi penyebaran ini hanya sesuai untuk penyebaran rendah dan tengah.

Tangen kehilangan fr4 juga berubah dengan frekuensi sehingga ia meningkat dengan cepat pada sekitar 100 KHz, dan kemudian meningkat secara tetap sehingga sekitar 100 GHz. Oleh itu, penindasan adalah lebih besar pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi penindasan disebabkan oleh denyutan digital tidak terlalu berat. Pada frekuensi dan kadar data yang lebih rendah, penjarakan lebih penting, yang mempengaruhi toleransi ketidakpadanan panjang jejak.

Berbanding dengan isyarat analog, jejak PCB pada fr4 cenderung mempunyai kerugian yang lebih tinggi daripada bahan-bahan PCB lain yang digunakan secara khusus untuk aplikasi isyarat analog dalam julat GHz. Oleh itu, papan fr4 untuk aplikasi kelajuan tinggi/frekuensi tinggi sepatutnya mengandungi laminat kelajuan tinggi untuk mengurangi kerugian dan membalas penyebaran negatif yang ada pada fr4. Selain itu, anda patut guna bahan lain secara khusus untuk aplikasi RF.

Mengingat bahawa penyebaran dalam model sirkuit garis penghantaran telah selesai pada dasar panjang per unit. Dengan kata lain, parameter penting untuk memmodelkan garis trasmis ialah resistensi siri dan induktansi siri konduktor, konduktansi selari dielektrik, dan kapasitansi antara konduktor dan laluan kembalinya. Titik penting di sini adalah untuk mempertimbangkan perubahan dalam konduktiviti shunt dan konstan dielektrik fr4 dengan frekuensi.

Konditiviti bahan fr4 dibahagi menjadi komponen statik dan komponen bergantung pada frekuensi, yang terakhir adalah proporsional dengan kehilangan dan frekuensi dielektrik. Pada masa yang sama, konstan dielektrik fr4 adalah fungsi frekuensi, yang disebabkan kegembiraan muatan permukaan atau oscilasi dipol pada frekuensi yang lebih rendah, atau kegembiraan getaran lattik dan transisi elektronik pada frekuensi yang tinggi.

Dalam terma membina model sirkuit untuk fr4 PCB, kumpulan kapasitas dan konduktansi selari mesti ditentukan pada frekuensi isyarat minat pada fr4. Bila mengubah perilaku sirkuit, nilai ini mesti disertai dalam model sirkuit jejak pada papan fr4. Pengiraan yang terlibat adalah dasar, tetapi mendapatkan nilai yang salah boleh menyebabkan model anda menghasilkan keputusan yang tidak sepadan dengan situasi sebenar.

Tentu saja, anda boleh guna persamaan untuk menganalisis garis pemindahan setiap bahagian papan sirkuit, tetapi anda juga boleh guna simulator sirkuit berasaskan SPICE. Anda perlu termasuk nilai konduktansi shunt dan kapasitasi yang betul untuk substrat PCB fr4 pada frekuensi yang anda tertarik padanya.

Selain itu, kerana kamu telah menentukan konstan dielektrik fr4 pada frekuensi yang relevan, anda boleh masukkan nilai yang betul dalam penyelesaian medan 3D. Ini membolehkan anda memeriksa medan radiasi, yang boleh menyebabkan masalah integriti isyarat dalam keseluruhan peranti atau desain berbilang papan.