微波技術 - 為什麼剛柔板工廠FR4的介電常數DK值不穩定？

不久前, 客戶 剛柔板 工廠規定的介電常數 FR4 必須為4.5 然而, 製造商無法保證以下各項的DK值準確： FR4. 今天, I will explain to you why the dielectric constant (DK) value of FR4 (玻璃纖維 epoxy copper clad laminate) is usually marked between 4.2-4.8.?

將編織玻璃添加到 印刷電路板 資料可以新增資料的結構强度. 這有助於提高層壓板資料的機械穩定性, 但是這對資料的電效能有影響嗎? 玻璃纖維增强層壓印製電路板的一個典型問題是，“玻璃纖維編織效應”可能會對高速電路板的電力效能產生負面影響 高頻電路 在這些層壓板上加工.

根據玻璃纖維層壓板的特定樹脂系統，這種資料的介電常數（Dk）實際上以非常小的週期性管道隨位置而變化。 這些具有不同Dk值的小區域可能是由玻璃纖維獨特的物理編織結構引起的，其中玻璃纖維編織物由玻璃纖維束編織而成，並且玻璃束之間有小的開放區域。 其中，玻璃纖維束的Dk通常約為6，束間開口區域層壓板的Dk遠低於玻璃纖維束的Dk，通常約為3。 由於高速/高頻傳輸線的阻抗高度依賴於Dk，囙此Dk值的變化一直是使用玻璃編織層壓板的電路設計工程師的問題。

預浸料和覆銅板是我們通常所說的PP和芯板。 介質是環氧樹脂和玻璃纖維布的混合物。 （剛性印刷電路板）

玻璃布有很多種, 每個都有不同的厚度和編織尺寸. 下麵是一些常用的玻璃纖維模型的清單 剛柔板廠. 你可以非常直觀地看到網格狀的玻璃纖維布. 一些型號有大的空視窗, 有些型號有很小的空視窗.

關於玻璃纖維效應的具體影響，請參見下麵的圖例，即對阻抗的影響、對延遲的影響和對損耗的影響。

應該注意的是，玻璃纖維效應對高速長記錄道的影響最大，可以忽略低速系統或極短記錄道。

這裡有一個示例來說明玻璃纖維如何影響微帶傳輸電路：考慮一個頂部和底部（訊號傳輸和微帶接地層）的雙面覆銅板，其Z軸（厚度）方向為10GHz，介電常數DK為3.0。 通常在更高的頻率下，例如毫米波頻率（30GHz及以上），DK的變化將影響資料的效能。 例如，在77 GHz下通過電路傳播的訊號的四分之一波長約為0.024英寸，這意味著八分之一波長約為0.012英寸。 從理論上講，當電磁波在其傳播介質中遇到任何類型的DK變化，波長大於所需頻率的四分之一時，電磁波的傳播將受到干擾，並可能發生共振。

實踐經驗表明，即使只有八分之一波長的异常也會導致電磁波傳播問題。 玻璃或玻璃束中具有八分之一波長或更高波長的電路層壓板可能會受到玻璃束分佈的影響（以及相應的Dk變化），從而導致效能不規則。 考慮到可用於加固不同電路層壓板的玻璃類型，其中一些玻璃類型在77 GHz（0.012英寸）下具有八分之一波長或更大的間隙並不罕見。

這可能意味著：毫米波的波長很小, 當其大小等於 FR4 glass fiber, 其DK的波動將發生很大變化. 這就是為什麼 FR4 不適用於毫米波電路.

關於對策，主要是資料選擇、設計避免和生產避免。 資料選擇規避：

1：使用帶有小空窗的玻璃纖維布。 也稱為平板玻璃布、開放纖維布等。從源頭上避免玻璃纖維布空窗的有效介電常數存在波動。 例如：1067/1078/2116等。

2：使用多個PP覆蓋層以减少視窗曝光的可能性。 該方法是可行的。 除非介質較厚並且需要多個PP覆蓋層，否則我個人的意見不如第一個。 一個是成本，另一個是當生產3張以上的PP片材時很容易滑動。

3：使用低介電常數玻璃纖維布來减少玻璃纖維和環氧樹脂之間的介電常數差，並减少空視窗內外的有效介電常數差。 注：低介電常數玻璃纖維布通常僅配備超低損耗片材。 換句話說，高速薄板通常被認為成本很高。

設計規避：

1：重要的訊號與具有一定角度的線，3°、7°、11°等，基本上不會新增成本，但佈局更難做到，我認為所有佈局合作夥伴已經持有這種仇恨的小它的書。

2：重要訊號的旋轉角度佈局新增了設計難度。 小技巧是在扇出後整體旋轉晶片。

3：正常設計後，在拼圖過程中將拼圖旋轉7°。 這相當於一整頁7°接線操作。

生產避免：

正常設計允許 剛柔板廠 to rotate the 材料 during production. 我們用的芯板是從大資料上切下來的. 大的資料是正方形的. 旋轉切割必然會降低電路板的利用率, PP也必須使用較大的板材. 將新增製造成本.