介电常数名词解释-

1、Dielectric Constant,D k,介質常此詞經常被明原者,僅就其“字樣"似是而非的誤稱為“介電常",有時嚴謹的字典也常犯錯。事實上,Dielectric本身是名詞,即絕緣材或介電物質之意,而非形容詞“介電"想當然爾的法。原意是指每“單位體積"的絕緣物質,在每一單位之“電位梯"下所能儲蓄“靜電能" (Electrostatic Energy的多寡而言。此詞尚另有較新的同義字“容電"(Permittivity日文稱為誘電,可由字面上體會到與電容(Capacitance之間的關係含義。當絕緣板材之“容電"愈

2、大時,即表示訊號線中傳輸能已有所足,以致“訊號完整性"之品質佳與速減慢,換言之即表示已有部分能被費在介質材中。故絕緣材的“介質常"(或容電愈小時,對訊號傳輸才愈好。目前各種板材中以鐵氟(PTFE,在1 MHz頻下介質常的2.5為最好,FR-4約為4.7。上述介質常(D k在多層板訊號傳輸的場合中,還可詳加詮釋如下: 由上左圖可知MLB其訊號線層與大地層平屬板之間夾有絕緣介質時,在傳輸工作中會形成一種電容器(Capacitor的效應,其公式如下: 電容值(Capacitance=; 即故知其電容的多寡與上下重合之面積A(即訊號線寬與線長及各種介質之介質常D k成正比,而與其間

3、的介質厚d成反比,過目前此D k已改稱為正式的相對電容?r。設乾燥空氣或真空之容電(Permittivity為1,其他各種介質對空氣的容電的比值稱為Relative Permittivity“相對容電"。此種?r的法要比起早先D k的稱呼,但為高明也容聽懂。業界重要的銅箔基板(CCL規範,如MIC-S-13949H(1993,IPC-4101(1997等均已改稱為Permittivity而再成D k。然而國內業者知道?r的人並多,早先的D k也多錯稱為“介電常",想必是前輩資深者一種每每求甚解的以訛傳訛,使得後進者也跟著一錯下去。上述“相對容電"(即介質常太大時,

4、還將造成訊號傳播(輸速變慢的效果,亦即著名的Maxwell Equation: V p(傳播速=C(光速/此式用在空氣之場合時(=1,即明空氣中的電波速等於光速。但當板面上訊號線中傳輸方波訊號時,須將板材與漆的(D k代入上式,則速會比空氣中慢許多,且愈高時其速會愈慢。正如同高速公上有大污存在時,其速自然會隨之變慢,原因是的能已有某些被“容吸"在面上,由此可知板材的?r要儘抑抵的重要性。事實上,絕緣板材之所以會出現這種的“容電"效果,主要是源自其本身分子中具有極性(polarity。由於其極性的存在,於是又產生一種電雙極式的“偶極矩"(Dipole Moment,

5、進而造成平屬板間介質材其本身對電荷產生蓄或容的負面效果,極性愈大時D k也愈大,容蓄的電荷也愈多。純水本身的D k將高達75,故板材必須儘避免吸水,才致升高D k而影響到上述傳輸速,以及特性阻抗之控制等電性品質。Disspation Factor(D f散失因素此詞在資訊業與通信業最簡單直接當的定義是“訊號線中已失的能對剩餘能之比值"。但在電學中原本是對交電在功能上損失的一種,係絕緣材的一種固有的性質。與所到的電功損失成正比,與週期頻(f、電位梯的平方(E2,及單位體積成反比,其學關係為Power LossDissipation Factor= (E2(f(Volume ×

6、 Constant當此詞D f在訊號之高速傳輸與高頻傳播等資訊與通訊業中,尚另有三個常的同義字,如j 損失因素(Loss Factor、介質損失(Dielectric Loss,以及損失正Loss Tangent 等三種同法的出現,現澄清如下:世界上並無完全絕緣的材存在,再強的介質只要斷提高測試電壓下,終究會出現打穿崩潰的結局。即使在很低的工作電壓下(如目前CPU的2.5 V,訊號線中傳輸的能也多少會往其所附著的介質材中。正如同品質再好的耐火磚,也多少會散出一些熱能。訊號線於工作中已掉或已損失掉的能,就傳輸本身而言可稱之“虛值",而剩下仍可用以工作者則可稱之為“實值"。所謂的D f,其實就是將虛值(,比上實值(,其所得的比值正是“散失因素"的簡單原始定義。現再以虛實座標的複觀表達如下: 由上圖三角函的關係可知:Tan =對邊/鄰邊=,/, or =虛/實,這Loss Tangent正是D f的原始定義的另一種分身面貌嗎?故知Tan 損失正(日文稱為損失正接的法完全是故玄虛、賣學問而已,穿就值一哂。對高頻(High Frequency而言,D f要愈低愈好,最好要超過0.02,對空氣中射頻(RF的通訊(信產品影響很大。但D k的抑低卻對板面訊號高速(High Speed傳輸的資訊產品為重要,在特性