微波射频用印制板的选材

2.损耗因子（Loss, loss tangent, Df, Dissipation factor）

除了介电常数,损耗因子是影响材料电气特性的重要参数.介电损耗也称损耗正切,损耗因子等,它是指信号在介质中丢失,也可以说是能量的损耗.这是因为高频信号(它们不停地在正负相位间变换)通过介质层时,介质中的分子试图根据这些电磁信号进行定向,虽然实际上,由于这些分子是交联的,不能真正定向.但频率的变化,使得分子不停地运动,产生大量的热,造成了能量的损耗.而有些材料,如PTFE的分子是非极性的,所以不会受电磁场的影响变化,损耗也就较小. 同样,损耗因子也跟频率和测试方法有关.一般规律是在频率越高,损耗越大.
    
最直观的例子是传输中电能的消耗,如果电路设计损耗小,电池寿命可以明显增加;在接收信号时,采用的损耗的材料,天线对信号的敏感度增加,信号更清晰.
    
常用的FR4环氧树脂(Dk4.5)极性相对较强,在1GHz下,损耗约0.025,而PTFE基材(Dk2.17)在此条件下的损耗是0.0009.石英填充的聚酰亚胺与玻璃填充的聚酰亚胺相比,不仅介电常数低,而且损耗也较低,因为硅的含量较纯.
    
下图为PTFE 的分子结构图,我们可以看到,它的结构非常对称,C-F键结合紧密,无极性基团.故随电磁场变化而摇摆的可能性很小,表现在电气特性上就是损耗小.

　

3. 热膨胀系数 (CTE)

热膨胀系数通常简写为CTE(Coeffecient Thermal Efficent),它是材料的重要热机械特性之一.指材料受热的情况下膨胀的情况. 实际的材料膨胀是指体积变化,但由于基材的特性,我们往往分别考虑平面(X-, Y-)和垂直方向的膨胀(Z-).
    
平面的热膨胀常常可以通过增强层材料加以控制,(如玻璃布,石英, Thermount ), 而纵向的膨胀总是在玻璃转化温度以上难以控制.
    
平面的CTE对于安装高密度的封装至关重要,如果芯片(通常CTE在6-10ppm/C)安装在常规PCB上(CTE 18ppm/C),通过多次的热循环以后,可能造成焊点受力过度老化.而Z轴的CTE直接影响镀孔的可靠性,尤其对于多层板而言.
    
通常PTFE的CTE较大,用纯的PTFE制造多层板不太多见,常常采用陶瓷粉填充的PTFE, 如Arlon公司的CLTE, LCCLTE 等, 最有代表性的应用是制造高达64层多层板,用于全球通信卫星上.

　

4.导热性
    
在许多微波领域,有较多是大功率的应用,材料的散热特性能在很大方面影响整个系统的可靠性.所以导热系数也应当成为我们考虑的一个方面.有些特别的高可靠高功耗应用,还可以采用金属衬(铝基或铜基).