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标题: 高频材料的选择条件 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 17:30
标题: 高频材料的选择条件
<div class="mb_content" id="content_box"> 随着通信市场的飞速发展，产品技术不断革新，高频高速信号对材料的的要求也日益增加，不管是设计师还是PCB制造者，都在面临选择—适当的材料，满足高频信号特性，但制造加工容易，成本较低。

高频材料选择的条件
1.  介电常数（Dk， ε，Er)
介电常数通常根据特定的电路设计及功能所定，直接影响PCB结构(厚度，特性阻抗等)。
介电常数决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低，信号传送速度越快。我们作个形象的比喻，就好想你在海滩上跑步，水深淹没了你的脚踝，水的粘度就是介电常数，水越粘，代表介电常数越高，你跑的也越慢。

介电常数除了直接影响信号的传输速度以外，还在很大程度上决定特性阻抗，在不同的部分使得特性阻抗匹配在微波通信里尤为重要.如果出现阻抗不匹配的现象，阻抗不匹配也称为VSWR (驻波比)。

CTEr：由于介电常数随温度变化，而微波应用的材料又常常在室外，甚至太空环境，所以CTEr(Coefficenc of Thermal of Er，介电常数随温度的变化系数)也是一个关键的参数.一些陶瓷粉填充的PTFE能够有非常好的特性。

2.  介质损耗
这是在高频设计中更为苛刻的要求，你可以根据介电常数进行调整，但不可以围绕损耗进行调整。

损耗因子是影响材料电气特性的重要参数。介电损耗也称损耗正切，损耗因子等，它是指信号在介质中丢失，也可以说是能量的损耗。这是因为高频信号(它们不停地在正负相位间变换)通过介质层时，介质中的分子试图根据这些电磁信号进行定向，虽然实际上，由于这些分子是交联的，不能真正定向。但频率的变化，使得分子不停地运动，产生大量的热，造成了能量的损耗。而有些材料，如PTFE的分子是非极性的，所以不会受电磁场的影响变化，损耗也就较小。同样，损耗因子也跟频率和测试方法有关.一般规律是在频率越高，损耗越大。

常用的FR4环氧树脂(Dk4.5)极性相对较强，在1GHz下，损耗约0.025，而PTFE基材(Dk2.17)在此条件下的损耗是0.0009。石英填充的聚酰亚胺与玻璃填充的聚酰亚胺相比，不仅介电常数低，而且损耗也较低，因为硅的含量较纯。

3.  厚度变化
基材厚度也是决定特性阻抗的重要因素，同时在高频设计中，还影响层间信号的干扰。

4．材料的可加工性
这决定PCB加工成本。目前大量用于LNA，PA 和天线设计中。吸潮性也是一个考虑因素。尽可能选用吸潮小的材料，电气特性更加稳定。

5．材料的热膨胀系数
它是材料的重要热机械特性之一，指材料受热的情况下膨胀的情况。实际的材料膨胀是指体积变化，但由于基材的特性，我们往往分别考虑平面(X-， Y-)和垂直方向的膨胀(Z-)。

平面的热膨胀常常可以通过增强层材料加以控制，(如玻璃布，石英， Thermount )，而纵向的膨胀总是在玻璃转化温度以上难以控制。

ARLON的25系列材料特性
ARLON的25N/25FR系列材料属于陶瓷填充的石蜡，玻璃纤维增强的材料，由于石蜡分子结构本身的对称性，没有明显的极性基团，使得在高频电磁波的环境下，呈现较低的损耗特性.这种材料结合了低损耗的特性，以及陶瓷填充材料的低膨胀特性.

电气特性
25N/FR具有良好的电气特性，主要表现在低介电常熟，低损耗因子，介电常数在温度变化的情况下相对稳定，从而作为无线和数字通信理想的材料，其应用包括移动电话，转换器，低噪声放大器等。

与其他材料的比较

什么时候选用25FR/N 产品
1.用户对损耗提出要求时
2.成本上无法采用PTFE，尤其是需要做多层板时
3.PCB厂家不具备PTFE加工生产能力时

实例
25N/FR已经被广泛的采用在通讯领域

结论
随着高速信号的发展，我们可以预见类似材料越来越多的被广泛采用。

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