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浅分析PCB板材传输速度与介电常数的关系

创作时间:
作者:
@小白创作中心

浅分析PCB板材传输速度与介电常数的关系

引用
1
来源
1.
https://www.bilibili.com/read/cv36415023

在印刷电路板(PCB)设计中,信号传输速度是一个极为关键的参数,直接影响电路的性能,而介电常数作为材料的一种固有属性,与信号传输速度有紧密联系,本文将简要阐述这两者之间的关系。

1、介电常数定义

介电常数是衡量材料在电场作用下极化程度的物理量,在PCB板材中,不同介质材料有不同的介电常数,该数值反映了材料储存电荷的能力。

2、传输速度与介电常数关系

观察数据可发现:信号在介质材料中的传输速度与介电常数呈负相关,即介电常数越大,信号传输速度越慢,这是因为介电常数大的材料,对电场中的响应更慢,导致信号在其中的传播速度降低。

3、材料选择对传输速度的影响

为了获得更高的信号传输速度,需选择介电常数较低的材料,然后每个材料的介电常数及信号传输速度如下:

介质材料
Tg(°C)
介电常数
信号传输速度(m/µs)
真空
/
1.0
300.00
聚四氟乙烯
/
2.2
202.26
热固性聚丙醚
210
2.5
189.74
氰酸酯树脂
225
3.0
173.21
聚四氟乙烯树脂+E玻璃布
/
2.6
186.25
氰酸酯树脂+玻璃布
225
3.7
155.96
聚酰亚胺+玻璃布
230
4.5
141.42
石英
/
3.9
151.98
环氧树脂玻璃布
130±5
4.7
138.38
/
9.0
100.00

4、FR-4板材的特例

FR-4板材是由环氧树脂和E级玻璃布联合组成的,其介电常数为4.7,对应的信号传输速度为138m/μs。这个例子说明,通过改变树脂体系,可以较容易地调整介电常数,进而改变信号在PCB板材中的传输速度。

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