一般的な PCB 基板の材料と誘電率

一般的な PCB 基板の材料と誘電率

PCB材料の紹介

基板に使用される強化材の違いにより、紙系、ガラス繊維クロス系、複合系（CEMシリーズ）、積層多層板系、特殊材系（CEMシリーズ）の5つに大別されます。セラミック、メタルコアベースなど）。

基板に使用される樹脂接着剤で分類すると、一般的な紙系CCIの場合、フェノール樹脂（XPC、XXXPC、FR-1、FR-2など）、エポキシ樹脂（FE-3）などさまざまな種類があります。一般的なガラス繊維クロスベースのCCLには、エポキシ樹脂（FR-4、FR-5）があり、これが最も一般的に使用されています。その他、ビスマレイミド・トリアジン変性樹脂（BT）、ポリイミド樹脂（PI）、パラフェニレンエーテル樹脂（ CCLの難燃性能により、難燃タイプ（UL94-V0、UL94-V1）と不燃タイプに分けられます。・難燃タイプ（UL94-HB）ボードです。

近年、環境保護への意識の高まりから、難燃性CCLには臭素系化合物を含まない新しいタイプのCCLが導入されており、「グリーン難燃性CCL」と呼ばれています。電子製品技術が急速に発展するにつれて、CCL にはより高い性能要件が課せられています。したがって、CCLの性能分類から、さらに一般性能CCL、低誘電率CCL、高耐熱CCL（一般基板のLは150℃以上）、低熱膨張係数CCL（一般的に基板に使用されるCCL）に分類できます。包装用ボード）、その他のタイプ。

PCB 材料の誘電率

PCB 材料の誘電率に関する研究は、PCB 上の信号伝送の速度と信号の完全性が誘電率の影響を受けるためです。したがって、この定数は非常に重要です。ハードウェア担当者がこのパラメータを見落とす理由は、メーカーが PCB ボードを製造するためにさまざまな材料を選択するときに誘電率が決定されるためです。

誘電率: 媒体が外部電場にさらされると、電場を弱める誘導電荷が生成されます。最初に印加された電場 (真空中) と媒体内の最終的な電場との比が比誘電率 (または誘電率) であり、誘電率とも呼ばれ、周波数に関連します。

誘電率は、真空の比誘電率と絶対誘電率の積です。誘電率の高い材料が電場に置かれると、誘電体内で電場の強度が大幅に低下します。理想的な導体の比誘電率は無限大です。

ポリマー材料の極性は、材料の誘電率によって決定できます。一般に、比誘電率が 3.6 を超える物質は極性物質です。比誘電率が 2.8 ～ 3.6 の範囲の物質は弱い極性物質です。比誘電率が 2.8 未満の物質は非極性物質です。

FR4 材料の誘電率

誘電率 (Dk、ε、Er) は、電気信号が媒体内を伝播する速度を決定します。電気信号の伝播速度は誘電率の平方根に反比例します。誘電率が低いほど、信号の伝送は速くなります。たとえてみましょう。海岸を走っているとき、足首を覆う水の深さは水の粘性、つまり誘電率を表します。水の粘性が高くなるほど誘電率が高くなり、走行速度が遅くなります。

誘電率を測定したり定義したりするのは簡単ではありません。それは媒体の特性だけでなく、試験方法、試験頻度、試験前および試験中の材料の状態にも関係します。誘電率は温度によっても変化するため、一部の特殊な材料は開発時に温度を考慮しています。湿度も誘電率に影響を与える重要な要素です。水の誘電率は 70 であるため、少量の水でも大きな変化を引き起こす可能性があります。

FR4 材料の誘電損失: 電界の作用下での絶縁材料の誘電分極と誘電伝導率の遅れ効果によって引き起こされるエネルギー損失です。誘電損失または単に損失とも呼ばれます。交流電界の作用下で、誘電体を通過する電流と誘電体にかかる電圧との間のベクトル結合の余弦の欠損角 (力率角 Φ) は、誘電体損失角と呼ばれます。FR4の誘電損失は一般的に0.02程度であり、周波数が高くなるほど誘電損失は増加します。

FR4材質TG値：ガラス転移温度とも呼ばれ、一般的には130℃、140℃、150℃、170℃となります。