高頻材料的選擇條件

隨著(zhù)通信市場(chǎng)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品技術(shù)不斷革新，高頻高速信號對材料的的要求也日益增加，不管是設計師還是PCB制造者，都在面臨選擇—適當的材料，滿(mǎn)足高頻信號特性，但制造加工容易，成本較低。

高頻材料選擇的條件

1. 介電常數（Dk， ε，Er)

介電常數通常根據特定的電路設計及功能所定，直接影響PCB結構(厚度，特性阻抗等)。

介電常數決定了電信號在該介質(zhì)中傳播的速度。電信號傳播的速度與介電常數平方根成反比。介電常數越低，信號傳送速度越快。我們作個(gè)形象的比喻，就好想你在海灘上跑步，水深淹沒(méi)了你的腳踝，水的粘度就是介電常數，水越粘，代表介電常數越高，你跑的也越慢。

介電常數除了直接影響信號的傳輸速度以外，還在很大程度上決定特性阻抗，在不同的部分使得特性阻抗匹配在微波通信里尤為重要.如果出現阻抗不匹配的現象，阻抗不匹配也稱(chēng)為VSWR (駐波比)。

CTEr：由于介電常數隨溫度變化，而微波應用的材料又常常在室外，甚至太空環(huán)境，所以CTEr(Coefficenc of Thermal of Er，介電常數隨溫度的變化系數)也是一個(gè)關(guān)鍵的參數.一些陶瓷粉填充的PTFE能夠有非常好的特性。

2. 介質(zhì)損耗

這是在高頻設計中更為苛刻的要求，你可以根據介電常數進(jìn)行調整，但不可以圍繞損耗進(jìn)行調整。

損耗因子是影響材料電氣特性的重要參數。介電損耗也稱(chēng)損耗正切，損耗因子等，它是指信號在介質(zhì)中丟失，也可以說(shuō)是能量的損耗。這是因為高頻信號(它們不停地 在正負相位間變換)通過(guò)介質(zhì)層時(shí)，介質(zhì)中的分子試圖根據這些電磁信號進(jìn)行定向，雖然實(shí)際上，由于這些分子是交聯(lián)的，不能真正定向。但頻率的變化，使得分子 不停地運動(dòng)，產(chǎn)生大量的熱，造成了能量的損耗。而有些材料，如PTFE的分子是非極性的，所以不會(huì )受電磁場(chǎng)的影響變化，損耗也就較小。同樣，損耗因子也跟 頻率和測試方法有關(guān).一般規律是在頻率越高，損耗越大。

常用的FR4環(huán)氧樹(shù)脂(Dk4.5)極性相對較強，在1GHz下，損耗約0.025，而PTFE基材(Dk2.17)在此條件下的損耗是0.0009。石英填充的聚酰亞胺與玻璃填充的聚酰亞胺相比，不僅介電常數低，而且損耗也較低，因為硅的含量較純。

3. 厚度變化

基材厚度也是決定特性阻抗的重要因素，同時(shí)在高頻設計中，還影響層間信號的干擾。

4．材料的可加工性

這決定PCB加工成本。目前大量用于LNA，PA 和天線(xiàn)設計中。吸潮性也是一個(gè)考慮因素。盡可能選用吸潮小的材料，電氣特性更加穩定。

5．材料的熱膨脹系數

它是材料的重要熱機械特性之一，指材料受熱的情況下膨脹的情況。實(shí)際的材料膨脹是指體積變化，但由于基材的特性，我們往往分別考慮平面(X-， Y-)和垂直方向的膨脹(Z-)。

平面的熱膨脹常?？梢酝ㄟ^(guò)增強層材料加以控制，(如玻璃布，石英， Thermount )， 而縱向的膨脹總是在玻璃轉化溫度以上難以控制。

ARLON的25系列材料特性

ARLON的25N/25FR系列材料屬于陶瓷填充的石蠟，玻璃纖維增強的材料，由于石蠟分子結構本身的對稱(chēng)性，沒(méi)有明顯的極性基團，使得在高頻電磁波的環(huán)境下，呈現較低的損耗特性.這種材料結合了低損耗的特性，以及陶瓷填充材料的低膨脹特性.

電氣特性

25N/FR具有良好的電氣特性，主要表現在低介電常熟，低損耗因子，介電常數在溫度變化的情況下相對穩定，從而作為無(wú)線(xiàn)和數字通信理想的材料，其應用包括移動(dòng)電話(huà)，轉換器，低噪聲放大器等。

與其他材料的比較

什么時(shí)候選用25FR/N 產(chǎn)品

1.用戶(hù)對損耗提出要求時(shí)
2.成本上無(wú)法采用PTFE，尤其是需要做多層板時(shí)
3.PCB廠(chǎng)家不具備PTFE加工生產(chǎn)能力時(shí)

實(shí)例

25N/FR已經(jīng)被廣泛的采用在通訊領(lǐng)域

結論

隨著(zhù)高速信號的發(fā)展，我們可以預見(jiàn)類(lèi)似材料越來(lái)越多的被廣泛采用。