高频高速材料的要求主要包括以下几点:
一、低介质常数(Low Dk)
介质常数(Dk或Er)表示每“单位体积”的绝缘物质,在每一单位之“电位梯度”下所能储蓄“静电能量”(Electrostatic Energy)的多少。绝缘材料的介质常数(或透电率)要越小越好。低介质常数可提升信号传输速度。目前各板材中以铁氟龙(PTFE)的介质常数最低,在1MHz频率下其介质常数为2.5,而FR-4的介质常数约为4.7。电路板可视为一电容装置,导线中有信号传输时,会有部分能量被电路板蓄积,造成传输上的延迟,频率越高延迟越明显。
二、低散逸(散失)因子(Low Df)
散逸因子(Df)是对交流电在功能上损失的一种度量,是绝缘材料(树脂)的一种特性。随着频率增加,强度的损失也会随之增加,因此高频高速通讯多采用低散逸因子材料来设计制作。散逸因子与所见到的电功损失成正比,与周期频率(f)、电位梯度的平方(E2)及单位体积成反比。
三、导体表面粗糙度
导体表面粗糙度形貌对电阻发热造成的信号能量损失有影响,即导体损耗。频率越高,波长越短,信号在导体间行进时越集中在导体的表面,即“趋肤效应”。表面粗糙度越平坦对信号传输越有利。此外,PCB层间的接着强度也受导体表面粗糙度影响,导体表面粗糙度越高,树脂与导体接着面积越大,接着强度越高。
综上所述,高频高速材料需具备低介质常数、低散逸因子以及平坦的导体表面粗糙度等特性,以满足高频高速信号传输的要求。