介電常數是PCB阻抗設計中不可或缺的因子,指相對于真空增強材料儲能容量的能力,屬于材料本身所固有的電氣特性。
一般數字(Digital)電子産品的PCB很重視Dk ,闆材Dk愈低者,高速傳輸之訊号的質量就愈好,而且速率也會愈快。(Dk是衡量材料存儲電性能能力的指标,Dk越低,信号在介質中傳送速度越快、能力越強。)
Dk正确的譯名是介質常數(Dielectric Constant),介質系指絕緣性闆材而言(如玻纖與環氧樹脂),是名詞而非形容詞。
PCB線路闆材料的介電常數(Dk)或相對介電常數并不是恒定的常數——盡管從它的命名上像是一個常數。例如,材料的Dk會随頻率的變化而變化。同樣,如果在同一塊材料上使用不同的Dk測試方法,也可能會測量得出不同的Dk值,即使這些測試方法都是準确無誤的。
介電常數在試算阻抗值時,是一項計算阻值參數之一。而介電系數在頻寬傳輸中,是一項重要的影響參數,尤其應用高速傳輸時介電特性更為重要。
高頻産品對材料的介電常數(Dk)的變化非常敏感。
我們常用的FR4材料的,相對空氣的介電常數是4.2-4.7。這個介電常數是會随溫度變化的,在0-70度的溫度範圍内,其最大變化範圍可以達到2W。介電常數的變化會導緻線路延時10%的變化,溫度越高,延時越大。介電常數還會随信号頻率變化,頻率越高介電常數越小。100M以下可以用4.5計算闆間電容以及延時。一般的FR4材料的PCB闆中内層信号的傳輸速度為180ps/inch(1inch=-1000mi1=2.54cm)。表層一般要視情況而定,一般介于140與170之間。
常見的闆材型号與介電常數對應表。如圖:
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