Blogue PCB - Fr4 résistance diélectrique

Les valeurs typiques de résistance diélectrique fr4 vont de 800V / mil à 1500v / mil. La force électrique est déterminée en plaçant le matériau PCB dans de courtes impulsions haute tension à une fréquence d'alimentation AC standard.

Le matériau fr4 a une résistance diélectrique élevée, ce qui contribue à ses propriétés d'isolation électrique. Selon la méthode de tissage de la fibre de verre, la résine et l'épaisseur, fr4 a une résistance diélectrique de 45 à 70 kV / MM, ce qui signifie qu'il nécessite certaines mesures de protection pour maintenir sa sécurité. Par coefficient de dilatation thermique, on entend la variation de longueur d'un matériau à variation de température, généralement exprimée en ppm / °C. La constante diélectrique (DK) de fr4 varie entre 3,8 et 4,8 MHz.

Fr4 est un stratifié époxy renforcé de fibre de verre couramment utilisé, qui possède d'excellentes propriétés électriques et mécaniques. Dans le domaine de l'électronique, la constante diélectrique de fr4 est un paramètre de performance important.

La constante diélectrique de fr4 est généralement comprise entre 4 et 6, une plage de valeurs relativement élevée. Cela permet au fr4 de jouer un rôle important dans la conception des circuits électroniques. Tout d'abord, la constante diélectrique élevée de fr4 lui permet d'isoler efficacement les différentes lignes de signal dans le circuit, en évitant les interférences entre les signaux. Deuxièmement, une constante diélectrique élevée peut également augmenter la valeur de la capacité du condensateur et améliorer les performances du circuit.

Relation entre la force diélectrique et la constante diélectrique

1. Le concept

A: la résistance diélectrique est une mesure de la capacité d'un matériau à résister à des pressions élevées sans produire de claquage diélectrique. L'échantillon est placé entre les électrodes et la tension appliquée est augmentée par une série d'étapes jusqu'à ce qu'un claquage diélectrique se produise pour mesurer la résistance diélectrique.

B: la constante diélectrique est utilisée pour mesurer les propriétés d'un isolant en termes de stockage d'énergie électrique. C'est le rapport de la capacité entre deux plaques métalliques utilisant un matériau isolant comme milieu et de la capacité entre deux plaques métalliques identiques utilisant de l'air comme milieu ou du vide. La constante diélectrique représente le degré de polarisation d'un diélectrique, c'est - à - dire sa capacité à lier des charges électriques. Plus la constante diélectrique est grande, plus la capacité de lier les charges est forte.

2. Influence de la température sur la constante diélectrique

La température a également un impact majeur sur les propriétés de la matière, car elle peut affecter les interactions entre les molécules. En général, avec l'augmentation de la température, les interactions entre les molécules s'affaiblissent, entraînant une diminution de la polarisation et une diminution de la constante diélectrique. Cependant, en raison de l'intensification du Mouvement moléculaire due à l'augmentation de la température, la claquage est susceptible de se produire sous l'effet d'un champ électrique externe et la résistance diélectrique diminue en conséquence.

3. Coordonnées

La force diélectrique fait référence à la force de champ électrique maximale qu'un matériau peut supporter dans un champ électrique. Si l'intensité du champ électrique dépasse la force diélectrique du matériau, le matériau subira un choc électrique. Plus la constante diélectrique est grande, plus le matériau est résistant aux champs électriques, ce qui signifie également que la résistance diélectrique du matériau est plus élevée.

La constante diélectrique est une grandeur physique qui décrit la réactivité d'un matériau à un champ électrique, reflétant la vitesse de propagation du champ électrique dans le matériau. Plus la constante diélectrique est élevée, plus la vitesse de propagation du champ électrique dans le matériau est lente.

Fr4 relation de la constante diélectrique à la fréquence

La constante diélectrique du matériau fr4 diminue à haute fréquence, généralement de 4,7 à près de 4,0 pour les fréquences de signal supérieures à 5 GHz, un changement crucial pour la conception de PCB. Cette variation, appelée dispersion chromatique, entraîne la propagation de signaux ayant des composantes fréquentielles différentes à travers l'alignement du PCB à des vitesses différentes, ce qui peut éventuellement entraîner une distorsion du signal.

Vitesse de propagation du signal

Lorsque la constante diélectrique varie avec la fréquence, la vitesse de phase et la vitesse de groupe du signal sont affectées. La vitesse de phase est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique, ce qui signifie qu'une diminution de la constante diélectrique accélère la propagation du signal. Cependant, lorsque le signal arrive en réception, cette vitesse de propagation incohérente peut entraîner une différence de phase entre les différentes composantes fréquentielles du signal et, en fin de compte, une distorsion et une dégradation de l'intégrité du signal.

Perte de signal accrue

Aux hautes fréquences, le facteur de perte (DF) du matériau fr4 augmente considérablement. Cela signifie que pendant la transmission du signal, l'intensité du signal diminue progressivement en raison des pertes diélectriques, ce qui peut entraîner des distorsions du signal. Cette perte est particulièrement importante dans la transmission de signaux numériques à haut débit, car plus la fréquence est élevée, plus l'atténuation du signal est importante.

En résumé, la variation de la permittivité diélectrique du matériau fr4 à haute fréquence peut conduire à:

Distorsion du signal: en raison de l'incohérence des vitesses de propagation des différentes composantes fréquentielles, une extension de délai peut être déclenchée, ce qui entraîne une distorsion de la forme d'onde du signal.

Atténuation du signal: une augmentation du facteur de perte entraîne une dégradation rapide du signal pendant la transmission, ce qui affecte la force et la fiabilité du signal.

Stratégie de sélection des matériaux: lors de la conception de circuits haute fréquence, il peut être nécessaire d'envisager l'utilisation de matériaux à faible constante diélectrique et à faibles pertes, tels que la céramique ou le PTFE, pour préserver l'intégrité du signal.

La résistance diélectrique fr4 est une mesure de la résistance électrique d'un matériau en tant qu'isolant, et plus la résistance diélectrique est élevée, meilleure est sa qualité en tant qu'isolant. Lorsque l'intensité du champ électrique dépasse la force diélectrique du matériau, le matériau peut subir un choc électrique ou un claquage, entraînant une augmentation soudaine du courant électrique et une défaillance électrique.