PCB損耗與介電常數

什麼是PCB損耗?

PCB損耗指的是訊號在印刷電路板(PCB)上傳輸過程中,由於各種因素導致訊號能量衰減的現象。這會直接影響訊號的品質,導致訊號失真、噪音(noise)增加,甚至傳輸失敗。
 ​介電常數 (Dk) 是什麼?

  • 介電常數 (Dk) 用來描述材料在電場作用下極化程度的物理量。它表示材料儲存電場能量的能力。
  • 對PCB的影響:
    • 傳輸線阻抗:介電常數會直接影響傳輸線的特性阻抗。Dk值越高,傳輸線的特性阻抗越低。
    • 訊號傳播速度:介電常數會影響訊號的傳播速度。Dk值越高,訊號傳播速度越慢。
    • 耦合: 高Dk值可能導致訊號之間的耦合增加,產生串擾。

若要降低電路損耗,應該選擇介電常數 (Dk) 和介質損耗因子 (Df) 較低的PCB材料。

  • Dk (介電常數):
    • Dk值越低,表示材料的極化性越弱,電場穿透能力越強。這意味著訊號在傳輸過程中受到的阻礙較小,傳輸速度更快,損耗也較低。
    • Dk值會影響傳輸線的特性阻抗,較低的Dk值可以讓您更容易實現阻抗匹配,降低訊號反射。
  • Df (介質損耗因子):
    • Df值代表材料轉換電能為熱能的程度。Df值越低,表示材料的損耗越小,訊號在傳輸過程中衰減較慢。

 FR-4的介電常數通常在4.2-4.4之間,但會受到頻率、溫度、濕度等因素的影響。

材料FR4FR4的 PP防焊(太陽油墨-綠色)
 
介電係數4.2~4.44.2~4.44 (一般) ; 3.5 (高規)
介電係數_誤差±10%±10% 
玻璃轉化溫度
(Tg*)
 
140℃140℃ 
Tg_誤差+15%+15% 

註1:Tg(Glass transition temperature )-玻璃轉化溫度:
       玻璃轉化溫度是一個溫度範圍,在此溫度範圍內,隨著聚合物鏈變得更易移動,基材從玻璃態的剛性狀態轉變為軟化的可變形狀態。

註2:不同板材廠製造的板材數值不同,確切數值請參閱各板材製造廠。

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