【经验】选择更高介电常数的PCB材料就能缩小RF/微波/毫米波电路的大小吗

时间： 2021-06-05 来源：Rogers

代理服务

技术支持

批量订货

在选择PCB板材料时，介电常数是大多数工程师会首先进行评估的参数。该参数能指导工程师选择高、低介电常数的集成电路板材料。但是，介电常数究竟意味着什么？如果没有做对选择，它会如何影响一个设计？如果一个电路需要的是低介电常数的PCB板，但却装配的是一块高介电常数的PCB板材，那在电路中又将发生什么？

许多工程师都被告知，一块电路材料的介电常数，或称之为相对介电常数、Dk值，是与材料本身相关的一个固定值。实际上，材料生产商在他们数据手册上列出的Dk值是在特定频率下依据特定方法测得的，Dk值是会随着外部条件的变化而发生改变的。鉴于此种原因，罗杰斯公司不仅在列出Dk值时标注了相应的测试条件，还提供了“设计Dk值”这一表征材料在不同条件下下的Dk值，该参数可以在商业CAE软件里用于电路的设计或建模。

此系列早先的博客已经介绍了介电常数对一块PCB板意味着什么，包括PCB材料供应商用来测定材料介电常数的不同方法。介电常数通常不可避免地要和真空介电常数、干燥空气介电常数相比较，都是理解某种材料介电常数常用的参考标准。不同于真空中，不同测量方法和频率会得到不同的PCB材料的介电常数。

在实际情况中，任何一种PCB材料的介电常数都要高于真空介电常数。一个电路结构，例如谐振腔，其大小是由相关频率及波长决定的。给定波长的电路结构尺寸会随着介电常数的增大而减小。介电常数通常由电容器极板间填充电介质材料时的电荷数决定，或者在给定电压下，电容器可以储存的电量决定。拥有更高介电常数的材料比低介电常数材料可以贮存更多的电荷。理论上，从等效性能来说，电路的尺寸可以通过使用具有更高介电常数的电路材料来做到更小。

包括本文作者在内，许多关于如何选择PCB材料的文章都建议使用具有更高介电常数的材料来缩小电路的尺寸。但是，简单地通过选择更高介电常数的PCB材料就能缩小RF/微波/毫米波电路的大小吗？貌似还没有那么简单。在选择更高介电常数的材料时，是否还存在一些其他方面的折中呢？

选择PCB材料不仅仅是简单地基于一个参数，例如介电常数。如果是这样，电路设计师在设计较大型电路时，都会选择介电常数小于等于3的PCB材料，对小尺寸有要求的工程师则会选择介电常数在大于等于10.2的PCB材料。在以后的博客中，我们会探讨耗散因子（Df），进一步印证选择PCB材料考虑的不仅仅只有一个因素。的确，在相同工作频率或带宽下，介电常数更高的材料可以做到更小的电路尺寸，但是，取决于电路要满足的要求或电路将要依附的材料，更加明智的选择是应该要考虑到该项应用的实际需求，包括介电常数和其他关键参数在内。

举例来说，在作者关于放大器设计的文章里，为了缩小电路尺寸，并不是简简单单地把介电常数为3的PCB材料换成介电常数为10.2的就完事了，反而是使用了介电常数为6.15的材料（罗杰斯RO4360™热固性材料）来替换较低介电常数的材料。与介电常数相关的性质，比如介电常数公差（不同批次间介电常数一致性的变化值）和不同温度下介电常数的变化，都应该是评估不同材料介电常数的一部分。为了减小放大器电路的尺寸，其他重要的材料参数，例如热导率也被考虑到了。因为放大器电路会产生热量，低效的热管理将会引起PCB材料结构和电气性质改变，所以材料热导率的重要性是仅次于介电常数和其关联参数的。

PCB的介电常数由材料决定，例如玻璃织物、陶瓷或者聚四氟乙烯（PTFE）。电路设计师倾向于围绕着某个材料的特定介电常数来进行设计，但是绝不应该认为材料的Dk值是恒定不变的，它会随着频率和温度，甚至材料厚度的不同而变化。任何不同材质的PCB板在进行横向比较时，都不能假设他们拥有恒定的Dk值。同样也不能假设材料其他的参数在Dk值变高时还维持不变。

大多数PCB材料都是非均质的，这意味着从不同的维度（纵向和横向）上来看材料的Dk值均不同。材料的数据手册通常会提供Dk误差或温度变化引起的偏移量。另外，针对射频电路，特别是低频毫米波频段，罗杰斯已经开展了大量的基于罗杰斯PCB板材的电路性能评估，提供了大部分板材的介电常数-频率关系曲线。

值得一提的是，罗杰斯针对材料特性的研究揭示了工程师绝不应该想当然地去看待某种材料的Dk值，需要清楚Dk值是会随着温度和频率而改变的，而且还是以一种非线性的，意想不到的方式在变化，特别是在低频段。尽管罗杰斯投入了大量的时间和精力去获取自家材料的“设计Dk值”，想更加详细地呈现材料在实际应用中的介电特性，但是许多电路材料介电常数的非线性表现还是很难追踪。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由热心市民小陈翻译自Rogers，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

罗杰斯高频层压板RO3003G2，77G汽车雷达PCB材料的选择

毫米波雷达技术正逐渐扩展到民用领域，如汽车驾驶辅助系统的雷达传感器。其中77G毫米波雷达是汽车前向的主流方向，主要应用于前向防碰撞、自动巡航。77G毫米波雷达频率已经达到E波段，对PCB材料损耗因子和介电常数稳定性等特性都有极为严苛的要求。罗杰斯公司在RO3000系列PTFE材料基础上开发了RO3003G2高频层压板，适用于77G汽车毫米波雷达传感器设计。

2023-12-30 - 设计经验

如何使用PCB材料的设计Dk（介电常数）

介电常数Dk是印刷电路板材最重要的参数之一，电路设计者依靠它来确定微带电路的阻抗和物理尺寸。

2016-02-02 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

一文带您了解罗杰斯PCB组装

罗杰斯PCB通常用于高频率电子设备，如无线通信系统、卫星通信设备、雷达系统、微波天线等。它具有低损耗、低介电常数、低介电损耗因子和良好的尺寸稳定性等特点，使其在高频环境下表现出色。那么本文捷多邦小编就聊聊关于罗杰斯PCB组装的相关内容。

2024-02-01 - 设计经验

Rogers（罗杰斯）高频层压板材料和粘结材料选型指南（中文）

描述- 罗杰斯公司是世界级领先的高性能电介质、高频层压板和半固化片生产商，产品广泛应用于高可靠性、无线与有线（数字）基础设施、汽车雷达传感器、卫星电视、移动互联网设备和高级芯片封装中的微波和射频印制电路、以及相关应用。

型号- RO4534,RO3203,RO4533,TC 系列,KAPPA® 438,RO4003C,RO4533™,5880LZ,ISOCLAD933,CLTE-MW,ISOCLAD 933,RT/DUROID 6002,CUCLAD 217,RO3035™,COOLSPAN® TECA,RO4725JXR™,CUCLAD,CLTE™,6010.2LM,TMM®,CLTE-AT™,RT/DUROID 6006,RO4730G3 LOPRO®,RO4003C LOPRO®,RO4534™,XTREMESPEED™R01200M,RO4835T™,6002,RO3210,AD1000™,R03003™,AD350A™,10I,AD255C™-IM,RO3006™,RO4730G3™,RO3010™,TC600™,RO3206,AD 系列™,RO4535,RT/DUROID 6202PR,RO4535™,RT/DUROID5870,RO4835 LOPRO®,RO4534 LOPRO®,RO4533 LOPRO®,ISOCLAD917,6250,RO4730G3 ED,AD250C™,RO3003G2™,RO4360G2,ISOCLAD® 917,CUCLAD 233,RT/DUROID® 5880LZ,6006,TC600,RO4835™,RO4535 LOPRO,AD300D™-IM™,RO3035,RO4835IND™ LOPRO,TMM 13I,R03206,MAGTREX® 555,CLTE-XT™,RO3210™,AD255™,AD300™,RO3206™,TMM® 3,RO4350B LOPRO®,TMM 10,RT/DUROID® 5870,TC350,RO4360G2™,RO3003,CLTE-MW™,RO3000,CLTE,DICLAD® 880,RO3003G2,13I,RO4350B,CUCLAD 250,RT/DUROID 5870,DICLAD 527,DICLAD527,AD255C™,RO3003™,6700,DICLAD 880,CLTA™,DICLAD® 527,RT/DUROID 5880LZ,RO3000® 系列,RO4000® 系列,RT/DUROID 6202,TC350 PLUS,RO4350B™,6202,RO3010,RT/DUROID 6035HTC,DICLAD® 系列,ISOCLAD® 系列,RO4450F™,AD300D™,CUCLAD® 系列,RT/DUROID 5880,AD350™,AD350,R04450T™,DICLAD 870,6202PR,SPEEDWAVE® 300P,ANTEO™,CLTE-XT,RO3006,RO4830™,TMM 10I,AD1000,5880,AD300,TMM 6,TMM 4,RT/DUROID 6010.2LM,CU4000 LOPRO,RO3203™,RO4003C™,AD250™,2929,TC350™,DICLAD® 870,R04460G2™,588018X12H1/H1R30200+-001DL,R03203™,CU4000,CLTE-AT,DICLAD® 880-IM,CLTE 系列™,AD250,6035HTC,AD255,RO4835,RO3003M™,CUCLAD® 217

2023/7/25 - ROGERS - 选型指南代理服务技术支持批量订货

Rogers（罗杰斯）是全球性的制造企业，总部设在美国。从1832年成立之初公司作为纸板生产商到现在，罗杰斯已经发展成为世界领先的特殊材料供应商，涵盖众多高技术设备和系统。作为材料技术领域的世界领先者，通过提供先进的材料技术、应用知识和全球化生产及设计协作，推动着材料领域可靠性、效率和性能的持续突破。

微波层压板覆铜板铜箔半固化片高频层压板高频PCB材料 VLP铜箔 LOPRO铜箔热固型半固化片 PPE半固化片

代理服务线上商城技术资料

罗杰斯RO4360G2高频线路板材料，具有6.15介电常数、低损耗、玻璃纤维增强等多种特性

RO4360G2层压板是具有6.15介电常数、低损耗、玻璃纤维增强的一种碳氢树脂陶瓷填充热固性材料，从而可以更好的平衡其性能与可加工性。通过为顾客提供一种既能够满足无铅制程、增强硬度来提升多层板结构的可加工，又能够同时降低材料和加工成本的材料，RO4360G2拓展了罗杰斯在高性能材料领域的适用范围。

2024-10-19 - 产品