、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的；2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速；3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容；可以看出，对于高速、高频应用而言，最理想的材料是；普通板料：玻璃化温度Tg=135℃，成本底，工艺；UV板料：Tg=140℃，有UV-BLOCKIN；高性能板料：Tg=150/170℃有UV-BLO；高频板材F
、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。这个介电常数是会随温度变化的，在0-70度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，介电常数越大，延时也越大。介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。
2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。表层一般要视情况而定，一般介于140与170之间。
3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容有一个谐振点，在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性，电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同，而且不同厂家生产的也会有很大差异。这个谐振点主要取决于等效串联电感。现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右，ESR(等效串联电阻)值为0.1欧，那么在24M左右时滤波效果最好，对交流阻抗为0.1欧。而一个1nF的贴片电容等效电感也为0.5nH(不同容值差异不太大)，ESR为0.01欧，会在200M左右有最好的滤波效果。为达好较好的滤波效果，我们使用不同容值的电容搭配组合。但是，由于等效串联电感与电容的作用，会在24M与200M之间有一个谐振点，在这个谐振点上有最大阻抗，比单个电容的阻抗还要大。这是我们不希望得到的结果。（在24M到200M这一段，小电容呈容性，大电容已经呈感性。两个电容并联已经相当于LC并联。两个电容的ESR值之和为这个LC回路的串阻。LC并联的话如果串阻为0，那么在谐振点上会有一个无穷大的阻抗，在这个点上有最差的滤波效果。这个串阻反倒会抑制这种并联谐振现象，从而降低LC谐振器在谐振点的阻抗）。为减轻这个影响，可以酌情使用ESR大些的电容。ESR相当于谐振网络里的串阻，可以降低Q值，从而使频率特性平坦一些。增大ESR会使整体阻抗趋于一致。低于24M的频段和高于200M的频段上，阻抗会增加，而在24M与200M频段内，阻抗会降低。所以也要综合考虑板子开关噪声的频带。国外的一些设计有的板子在大小电容并联的时候在小电容(680pF)上串几欧的电阻，很可能是出于这种考虑。(从上面的参数看，1nF的电容Q值是100nF电容Q值的10倍。由于手头没有来自厂商的具体等效串感和ESR的值，所以上面例子的参数是根据以往看到的资料推测的。但是偏差应该不会太大。以往多处看到的资料都是1nF和100nF的瓷片电容的谐振频率分别为100M和10M，考虑贴片电容的L要小得多，而又没有找到可靠的值，为讲着方便就按0.5nH计算。如果大家有具体可靠的值的话，还希望能发上来^_^)
介电常数（Dk, ε，Er）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。
介电常数并不是非常容易测量或定义，它不仅与介质的本身特性有关，还与测试方法，测试频率，测试前以及测试中的材料状态有关。介电常数也会随温度的变化而变化,有些特别的材料在开发中就考虑到温度的因素.湿度也是影响介电常数的一个重要因素,因为水的介电常数是70,很少的水分,会引起显著的变化.
以下是一些典型材料的介电常数(在1Mhz下)：
可以看出，对于高速、高频应用而言，最理想的材料是由铜箔包裹的空气介质，厚度允差在＋/－0.00001&。作为材料开发，大家都在朝这个方向努力,如Arlon 专利开发的Foamclad非常适合基站天线的应用。但不是所有的设计都是介电常数越小越好,它往往根据一些实际的设计而定,一些要求体积很小的线路,常常需要高介电常数的材料,如Arlon的AR1000 用在小型化线路设计.有些设计如功放,常用介电常数2.55(如Arlon Diclad527, AD255等),或者介电常数3.5(如AD350,25N/FR等).也有采用4.5介电常数的,(如AD450)主要从FR-4设计改为高频应用,而希望沿用以前设计
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). MAX2242:印刷电路板材料应选用FR4或G-10。这类材料对大多数工作频率在3GHz以下的低成本无线应用都是很好的选择。MAX2242评估板使用的是4层FR4，其介电常数为4.5，绝缘层厚度6 mil、1oz覆铜。在设计像MAX2242这样在2.45GHz下输出阻抗只有大约(8 + j5)的低阻电路时，0.5nH电感就可以产生8的感抗，8的感抗相当于介电常数为4.5、厚度为6mil的FR4印刷电路板上60mil x 10mil的微带线产生的阻抗。 谐振频率计算：f=1/(2*3.14159*SQRT(L*C)) 普通板材FR-4（阻燃型覆铜箔环氧玻璃布层压板），介电常数Er=4.5±0.3，
普通板料：玻璃化温度Tg=135℃，成本底，工艺成熟
UV板料： Tg=140℃，有UV-BLOCKING阻挡紫外光的功能，性能优于普通 材料
高性能板料： Tg=150/170℃ 有UV-BLOCKING阻挡紫外光的功能
高频板材F4（覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板），用于加工单双面射频板，多层板工艺不成熟，介电常数精度越高价格越贵
ROGERS公司：RO4350，10GHZ下Er=3.48 ±0.05
在高频系统下，信号损耗主要来自于填充介质和
铜皮的损耗，其中介质起
着决定性的作用。所以我们需要对板材进行比较和选择，找出合适的板材
下面表1 是几种板材的基本参数，我们主要关心FR4 和ROGERS4350
常用板材FR4，介电常数相对较高，正切损耗角较大且在高频时稳定性较
差，所以在传输高频信号时会有较大的损耗，而且难做到很精确的阻抗控制。
但作为常用板材它在价格供货等方面有着优势，ROGERS4350作为低介电常数
低损耗的新板材，它的传输损耗较小而且在高频时较稳定，是将来板材的使用
微波集成电路就是采用集成电路的方法，将整个微波电路（传输线和各种微波元件）固定在一块介质基片上。微波介质基片（微波电路用覆铜板）主要有AI2O3、AIN、 BeO等无机陶瓷基板和聚四氟乙烯（PTFE）玻璃布基板等有机复合材料。这些介质基片在微波电路中起承载微波电路（传输线）和固定元器件的作用，因此微波电路基板材料要求具有如下特点：相对介电常数适合设计要求，并且随频率、温度变化要小；损耗小；线路剥离强度高；机械强度高，加工性能好。虽然AI2O3、聚四氟乙烯等传统微波电路基板材料具有不少方面的优点，但从电子工业的发展看，已难以满足新的应用要求。AI2O3等陶瓷基片介电常数（9.8左右）不具有可调控性，难于满足设计参数的特殊要求；质脆，制备与加工工艺复杂，价格昂贵；尺寸受限大、小片之间存在不连续问题；密度大，不利于轻量化。PTFE覆铜板基料的缺点有：刚性差，质软；PCB加工工艺复杂，成品率不高；不易孔金属化；不耐辐射，军用上受限制。因此开发一种具有可调控介电常数、综合性能良好的新型微波电路基板材料很有必要。
聚苯醚（PPO）树脂介电常数及介质损耗角正切小（ε=2.5，tgδ=0.0007），介电常数随着温度，频率的变化很小，玻璃化温度高（Tg=210℃），刚性好，耐热性高，是一种良好的高频材料。将其与增强材料复合制成的微波电路基板材料克服了陶瓷基板和PTFE基板的不足，是其良好的替代产品。微波电路基板材料分为低介电常数和高介电常数两大系列，其中低介电常数的微波电路基板材料是为满足微波电路信号高速传递而开发的，高介电常数的微波电路基板材料是为满足电子产品小型化而开发的。
我公司依托国内合作单位以高性能的树脂基体聚苯醚作为主体树脂，与增强材料复合，开发出了系列介电常数的微波电路基板材料，该系列微波电路用覆铜板具有如下的特性：① 介电常数（DK）在广泛的温度、频率和湿度范围内稳定，介质损耗小；②可采用标准的PWB加工工艺，钻孔加工与FR-4相同；③板材刚性好，具有优良的机械及电气性能，易于孔金属化；④板材厚度精度高等。
介电常数为2.7的微波电路用覆铜板主要性能
介电常数（1GHz）:2.7±0.1；
介质损耗角正切（1GHz）:≤0.005；
比重：1.5g/cm3；
剥离强度：≥1.3N/mm；
体积电阻率: ≥106MΩ?cm；
表面电阻: ≥106MΩ；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡.
介电常数为3.0的微波电路用覆铜板主要性能
介电常数（1GHz）:3.0±0.1； 介质损耗角正切（1GHz）:≤0.005；
剥离强度：≥1.0N/mm；
体积电阻率: ≥106MΩ?cm；
表面电阻: ≥106MΩ；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡；
比重比PTFE、FR-4小，有利于电子产品轻量化.
介电常数为3.2的微波电路用覆铜板(AT-LGC-046)主要性能
介电常数（1GHz）: 3.2±0.1； 介质损耗角正切（1GHz）:≤0.005；
剥离强度：≥1.3N/mm；
体积电阻率: ≥106MΩ?cm；
表面电阻: ≥106MΩ；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡；
比重：1.5g/cm3；
可提供B阶半固化片,半固化片韧性好,少树脂粉末.
介电常数为6.0的微波电路用覆铜板主要性能
介电常数（1GHz）：6.0±0.25； 介质损耗角正切（1GHz）：≤0.005 ；
5剥离强度：≥1.3N/mm；
体积电阻率：≥10MΩ?cm；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡.
介电常数为10.5的微波电路用覆铜板主要性能
介电常数（1GHz）:10.5±0.5； 介质损耗角正切（1GHz）:≤0.005；
剥离强度:≥1.0N/mm；
体积电阻率:≥106MΩ?cm；
表面电阻:≥106MΩ；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡.
介电常数为50的微波电路用覆铜板主要性能
介电常数（1GHz）:50±3；
介质损耗角正切（1GHz）:≤0.01；
剥离强度:≥0.8N/mm；
体积电阻率:≥106MΩ?cm；
表面电阻:≥106MΩ；
耐浸焊性（260℃，20s）：不分层，不起泡.
在高频线路中信号传播速度公式为：
式中：V＝信号传播速度
ε＝基板的介电常数
从(1)式可以看出，要想得到高的信号传播速度，必须降低基板的介电常数ε。
另外，基板在电场的作用下由于发热而消耗能量，会使信号的传播效率下降，其关系如
式中：P＝信号传播损失
tgδ＝基板的介质损耗角正切
从(2)式可以看出，tgδ越小，信号传播损失越小，信号失真程度也越小。
因此，作为高频PCB基板材料的覆铜板，除了具有一般覆铜板所要求达到的性能(剥离强度，电气性能等)外，还应具有低且稳定的介电常数及低的介质损耗角正切值。
然而，传统的微波电路基板材料――聚四氟乙烯(PTFE)覆铜板虽然具有低的介电常数及介质损耗角正切，但其成本高，比重大，刚性差(Tg约为19℃)难于孔金属化，在生产线上加工性太差而且工艺复杂，造成高频PCB的价格很贵而又可靠性不高。
我们PCB制造者也更多的介入与设计相关的东西，尤其是到高频，高速信号传输中更是如此。同样设计者也必须对PCB制造工艺有深入的了解，才能综合生产出合格的，高性能的PCB。
我们从这期开始介绍一些大家经常接触的参数，由浅入深做一些技术探讨，希望能够加深设计与制造的沟通和交流。
1.介电常数
介电常数（Dk, ε，Er）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。
介电常数并不是非常容易测量或定义，它不仅与介质的本身特性有关，还与测试方法，测试频率，测试前以及测试中的材料状态有关。介电常数也会随温度的变化而变化,有些特别的材料在开发中就考虑到温度的因素.湿度也是影响介电常数的一个重要因素,因为水的介电常数是70,很少的水分,会引起显著的变化.
可以看出，对于高速、高频应用而言，最理想的材料是由铜箔包裹的空气介质，厚度允差在＋/－0.00001&。作为材料开发，大家都在朝这个方向努力,如Arlon 专利开发的Foamclad非常适合基站天线的应用。但不是所有的设计都是介电常数越小越好,它往往根据一些实际的设计而定,一些要求体积很小的线路,常常需要高介电常数的材料,如Arlon的AR1000 用在小型化线路设计.有些设计如功放,常用介电常数2.55(如Arlon Diclad527, AD255等),或者介电常数3.5(如AD350,25N/FR等).也有采用4.5介电常数的,(如AD450)主要从FR-4设计改为高频应用,而希望沿用以前设计.
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,如CLTE.
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