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为什么软硬结合板厂的FR4的介电常数DK值会飘忽不定？为什么

文章来源：作者：何琴查看手机网址

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人气：2784发布日期：2021-07-03 10:54【大中小】

近日，软硬结合板厂的客户指定必须要FR4的介电常数为4.5。但是厂家却无法保证FR4这么精确的DK值。今天就来为大家解释一下，为什么FR4（玻璃纤维环氧树脂覆铜板）的介电常数（DK）值通常标注为4.2-4.8之间？

在印刷电路板（PCB）材料中添加编织玻璃可以增加材料的结构强度。这样有助于增加层压板材料的机械稳定性，但这是否对材料电气行为有什么影响？关于机织玻璃增强层压PCB板的经典问题之一是“玻璃编织效应”可能会对加工在这些层压板上的高速或高频电路的电气性能产生负面影响。

取决于玻璃纤维层压板的特定树脂系统，这种材料的介电常数（Dk）实际上是随着位置以非常小的周期性的方式变化。这些具有不同Dk值的小区域可能是由玻璃纤维特有的物理织造结构造成，其中玻璃纤维织造物是由玻璃纤维束织造而成，同时在玻璃束与束之间还存在细小的开放区域（参见图）。其中，玻璃纤维束的Dk通常约为6，而束之间的开放区域中的层压体的Dk远低于玻璃纤维束，通常为3左右。由于高速/高频传输线的阻抗高度依赖于Dk，Dk值的变化一直是电路设计工程师使用织造玻璃层压板的问题。

PCB构成图如下。半固化片和覆铜板就是我们常说的PP和芯板。其中的介质就是环氧树脂和玻璃纤维布混合成的。（刚性印制电路板）

玻璃布有很多种型号，每个型号厚度，编制尺寸都不相同。软硬结合板厂下面列举一些常用玻璃纤维型号，可以很直观的看到网格状玻璃纤维布，有的型号空窗很大，有的型号空窗则很小几乎没有。

玻纤效应的具体影响，请看下记图例，分别是对阻抗的影响、对延时的影响和对损耗的影响。

需要注意的是，玻纤效应对于高速长走线影响最大，低速系统或者很短的走线可以不考虑。

下面举一个例子来说明玻璃纤维如何对微带传输电路产生影响：考虑一个具有顶部和底部（信号传输和微带接地平面）的双面覆铜层压板，在10GHz时其Z轴（厚度）方向的介电常数DK为3.0。通常在较高的频率，如毫米波频率（30GHz及以上），DK的变化会影响材料的性能。例如，在77GHz通过电路传播的信号的四分之一波长约为0.024英寸，这也就意味着八分之一波长约为0.012英寸。从理论上讲，在大于感兴趣频率的四分之一波长的情况下，当电磁（EM）波在其传播介质上遇到任何类型的DK变化，电磁波传播将被破坏并且可能发生共振。

实际经验表明，即使小至八分之一波长的异常也可能导致电磁波的传播问题。在玻璃或玻璃束中具有八分之一波长或更高频率的线路层压板可能会受到玻璃束分布（以及相应的Dk发生变化）导致其性能不规则。鉴于可以用来加强不同线路层压板的玻璃种类，这些玻璃中的若干类型在77GHz（0.012英寸）具有八分之一波长或更大的空隙并不罕见。