【经验】Rogers RT/duroid® 5870/5880玻璃微纤维PTFE复合材料介电常数接近各向同性的性能优势
与织物增强PTFE材料相比，RT /duroid®高频层压板的玻璃微纤维PTFE复合材料的细度均匀性显然赋予了该材料介电常数各向同性的显着优势。
在各向异性条件下，介电常数的值根据电场相对于材料轴的方向而变化，因此可以预期各向异性会导致额外的边缘电容，这在谐振器元件、窄线条以及在边缘耦合器中最为明显，在这些应用场景中，会削弱方向性。各向异性的局部变化，特别是织物增强复合材料的特性，可能导致性能下降。在使用窄耦合间隙或极窄线的场景中，在更高频率下尤其如此。
为了简化电路设计计算，通常假设用于微带或带状线电路的层压材料其电学性能各向同性。标称介电常数值通过测试方法获得，在该方法中，电场主要位于Z（厚度）方向。玻璃纤维增强的PTFE层压板在XY平面上铺有纤维，其介电常数比聚合物基质高近3倍。该复合物将是各向同性的，ερ,x和ερ,y几乎相等，但都大于ερ,z。
表1. RT /duroid®5870玻璃微纤维-PTFE复合材料试块上的测试数据
实验结果总结在表1中。Z轴方向结果与生产层压板累积的QA测试数据一致。各向异性程度用X，Y的平均值与Z值之比来表示。对于RT/duroid 5870，通过10 GHz带状线方法测得的结果为1.040，通过1 MHz流体驱替方法测得的结果为1.042。
图1. 编织的玻璃纤维-PTFR与无规纤维-PTFE材料的介电常数各向异性比值VS.标称介电常数对比图
测量在每个主轴上都有电场的印刷电路板层压板的介电常数是一个问题。每个轴应使用相同的方法以获得直接可比的结果。对于RT/duroid 5870层压板，可以通过从层压材料薄层中制备厚块来完成。在垂直于每个主轴线的平面上，用带锯从块中锯出成对的片。这些材料的两面都经过表面研磨，其厚度适合在约10GHz的带状线谐振器测试方法或在1MHz的流体位移方法下进行测量。在这两种方法中，电场基本上垂直于样品平面。
由于这种各向异性的唯一来源是玻璃微纤维含量，因此可以预期RT/duroid 5880材料（其纤维体积分数约为一半）的各向异性比约为1.02。
这些结果在图1中与基于编织玻璃的层压板的公布值进行了比较。结果表明，RT/duroid随机玻璃微纤结构的各向异性小于机织物结构。
这一区别可能可以作如下解释：机织织物结构（尤其是在纤维含量较低的情况下）可视为一系列交替的富聚合物和富纤维的层。实际上，Z方向场看到一个串联的电容器网络，而X-Y场看到一个并联的电容器网络。这种层效应是除了富纤维层的纤维取向效应之外的。
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