Dk与Df

从介电常数的定义可知，如果电介质的极化程度越高，则其电荷Ｑ值越高，即DK越高，说明DK是衡量电介质极化程度的宏观物理量，表征电介质贮存电能能力的大小，从而也表征了阻碍信号传输能力的大小。损耗因子（tanδ，Df，也叫介质损耗因素，介质损耗角正切，以下均用Df表示）一般可定义为：绝缘材料或电介质在交变电场中，由于介质电导和介质极化的滞后效应，使电介质内流过的电流相量和电压相量之间产生一定的相位差，即形成一定的相角，此相角的正切值即损耗因子Df，由介质电导和介质极化的滞后效应引起的能量损耗叫做介质损耗，也就是说，Df越高，介质电导和介质极化滞后效应越明显，电能损耗或信号损失越多，是电介质损耗电能能力的表征物理量，也是绝缘材料损失信号能力的表征物理量。2.2基板材料DK和Df之影响因素在高频应用中，PCB使用之基板材料的介电性能对信号的传输速度和完整性产生直接的影响，在讨论如何降低DK/Df以更好地符合高频应用前，先对基板材料DK/Df之影响因素进行讨论：基板材料DK/Df之影响因素较多，主要有如下几方面：树脂、玻璃布类型、树脂含量、环境温度和湿度及应用频率等，下面就以上影响因子进行详细分析。2.2.1树脂结构特性因基板之绝缘部分是由树脂和玻璃布组成，玻璃布的DK较高（E-glass6.6，NE-Glass4.6），因而实现较低的DK，必须选择较低DK之树脂。树脂的DK/Df主要与树脂的纯度、吸水率及树脂分子结构此三方面有关，当然此三方面也相互影响。一般来讲，树脂中游离的离子会使树脂的吸水率提高，由于水的DK达到70，吸水率的提高会使树脂的DK升高，同时会在高频下易形成离子极化而增加极化程度，也使DK升高，同时Df也会相应提高。至于吸水率，与树脂本身分子结构相关，一般来说，分子结构之极性越低，其吸水率越低；另其固化后的交联密度越大，其吸水率也会越低，，其DK/Df受环境湿度的增加而增加。分子结构极性是决定树脂DK/Df之关键，如果分子结构极性越高，在一定电磁波下，树脂内电子极化、原子极化、偶极极化（又称取向极化）之程度将越高，其DK/Df越高，此点亦可从DK/Df之定义得知，所以设计或选择高度对称结构，少量极性基团、低极性的化学键和具有大分子体积的高分子树脂是降低DK/Df之主要途径，例如具有脂肪族烃、氟代烃、环脂环族等此类结构的树脂和能具有参加反应之乙烯基、醚基、酯基及酰亚胺基等结构的树脂（固化后）其DK/Df相对较低，千万不能含有OH和COOH等极性基团，传统FR-4因固化后分子结构中含有大量OH基而具有相对较高的DK/Df。