1/1高頻高速板材材料介紹

一、高頻高速板材材料介紹

在選擇用于高頻電路的PCB所用的基板時，要特殊考察材料DK，在不同頻率下的變化特性。而對于側重信號高速傳輸方面的要求，或特性阻抗掌握要求，則重點考察DF及其在頻率、溫濕度等條件下的性能。

一般型基板材料在頻率變化的條件下，表現出DK、DF值變化較大的規律。特殊是在lMHz到lGHz的頻率內，它們的DK、DF值的變化更加明顯。例如，一般型環氧樹脂一玻纖布基的基板材料(一般型FR-4)在lMHz的頻率下的DK值為4．7，而在lGHz的頻率下的DK值變化為4.19。超過lGHz以上，它的DK值的變化趨勢于平緩。其變化趨勢是隨著頻率的增高，而變小(但變化幅度不大)，例如在l0GHz下，一般FR一4的DK值為4．15，具有高速、高頻特性的基板材料在頻率變化的狀況下，DK值變化較小，自lMHz到lGHz的變化頻率下，DK多保持在0.02范圍的變化。其DK值在由低到高不同頻率條件下，略微有下降的趨向。

一般型基板材料的介質損失因子(DF)，在受到頻率變化(特殊是在高頻范圍內的變化)的影響而產生DF值的變化要比DK大。其變化規律是趨于增大，因此，在評價一種基板材料的高頻特性時，要對其考察的重點是它的DF值變化狀況。具有高速高頻特性的基板材料，在高頻下變化特性方面，一般型基板材料存在著兩類明顯的不同的兩類：一類是隨著頻率的變化，它的(DF)值變化甚小。還有一類是在變化幅度上與一般型基板材料盡管相近，但它本身的(DF)值較低。

二、高頻高速基板玻纖布介紹

玻纖增加材料是復合材料中力學強度的主要擔當者，一般來說其介電常數高于樹脂基體，又在復合材料中占有較高的體積含量，因此是打算復合材料介電性能的主要因素。在FR-4覆銅板生產中，始終沿用傳統的E-玻纖布，雖然E-玻纖布的綜合性能好，性能價格比較抱負，但介電性能欠佳、介電常數偏高(6．6)，影響了它在高頻高速領域中的推廣應用。

目前，世界各國生產的硅酸鹽成分的玻璃纖維織物組成大體相同，其基礎成分都是SiO2、A1203、CaO三元系統，重量百分比在小范圍內波動。常溫下構成玻璃網絡的硅氧或硼氧、鋁氧骨架無弱聯系離子幾乎不導電。但是網絡中充填了陽離子，特殊是堿金屬離子時，點陣結構在堿金屬離子處中斷，形成弱聯系離子，產生熱離子極化。這是影響玻璃介電性能的主要因素。目前通常采納的是無堿玻纖E玻纖，其介電常數為7．2(1MHz)，不能滿意高頻高速電路的要求。

首先可以采納的方法是混雜。在無堿玻纖中，除了E玻纖外，還有介電性能優秀的D玻纖(DK=4．7，lMHz)和Q玻纖(DK=3．9，lMHz)，D玻璃纖維和Q玻璃纖維，雖然具有優秀的介電性能，但存在著兩大缺點：（1）機械加工性差，對鉆頭磨損大（2）成本高，相當E玻璃布10倍以上的價格，單獨使用并不合適。通過對不同品種的玻纖進行合理的選配，要求既保證優良的低介電性能、加工性能，又能很好地解決工業化生產的成本問題。

三、高頻高速基板填料介紹

基板材料制造中的填充材料，是指基板材料組成中除增加纖維材料外，作為樹脂填料的化工材料。填充材料在整個基板材料用樹脂中所占的比例、品種、表面處理技術等，都對基板材料的介電常數有所影響。

無機填料中較常使用的有：滑石粉、高嶺土、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅微粉與氧化鋁等。填料的加入，可以有效降低產品的吸濕性，從而改善板才的耐熱性，同時，還可以降低板材熱膨脹系數。

填料在選用時還要考慮填料的耐熱性、粒徑分布、硬度、是否表面處理、使用分散性等因素。在此方面，日立化成開發并應用了新型界面掌握體系工藝技術，它使得填料與樹脂之間的界面，達到高分散、高粘接的作用。克服了填料在樹脂中會消失分散、分散性低、板成型后消失空隙等問題。

四、高頻高速基板樹脂介紹

玻纖增加材料是復合材料中力學強度的主要擔當者，一般來說其介電常數高于樹脂基體，又在復合材料中占有較高的體積含量，因此是打算復合材料介電性能的主要因素。在FR-4覆銅板生產中，始終沿用傳統的E-玻纖布，雖然E-玻纖布的綜合性能好，性能價格比較抱負，但介電性能欠佳、介電常數偏高(6．6)，影響了它在高頻高速領域中的推廣應用。

目前，世界各國生產的硅酸鹽成分的玻璃纖維織物組成大體相同，其基礎成分都是SiO2、A1203、CaO三元系統，重量百分比在小范圍內波動。常溫下構成玻璃網絡的硅氧或硼氧、鋁氧骨架無弱聯系離子幾乎不導電。但是網絡中充填了陽離子，特殊是堿金屬離子時，點陣結構在堿金屬離子處中斷，形成弱聯系離子，產生熱離子極化。這是影響玻璃介電性能的主要因素。目前通常采納的是無堿玻纖E玻纖，其介電常數為7．2(1MHz)，不能滿意高頻高速電路的要求。

氰酸酯(CE)樹脂是20世紀70年月后期進展起來的一種高性能樹脂基體，CE樹脂在熱或催化劑作用下，發生環化三聚反應形成含有三嗪環的高交聯度的網絡結構大分子。固化的CE樹脂具有很多優異性能：低的介電系數(2．8-3．2)和微小的介電損耗角正切值(0．002～0．008)；高的耐熱性(Tg為240℃-290℃)；低的吸濕率(1．5％)；小的熱膨脹系數；優良的力學性能和粘結性能。但CE樹脂韌性較差，固化溫度過高。

采納雙馬來酰亞胺樹脂改性CE樹脂，是CE樹脂改性應用于高頻覆銅板最勝利的例子，通常將其稱為BT樹脂。

傳統環氧樹脂由于本身具有含量較大的極性基團，介電性能