随着5G通信技术的飞速发展，对高频高速PCB的需求也逐渐增长。微波PCB的高频高速化，普遍要求原料基材可以达到低介电性能，而基材的介电常数和损耗因子与其组成息息相关。

一、高频高速PCB传输与基材的关系

材料的介电性能是指在电场作用下，对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数(Dk)和介质损耗(Df)来表示。Dk是衡量材料存储电性能能力的指标，Dk越低，信号在介质中传送速度越快、能力越强。作为电容器，要求材料具备很高的Dk；作为PCB的组成部分，则需要材料具有极低的Dk。Df是衡量介电材料能量耗损大小的指标，Df越低，则信号在介质中传送的完整性越好。当电介质一定，外加电压及频率一定时，介质损耗Df与介电损耗正切值(tan δ)成正比，即可以用tan δ来表示介质损耗的大小。

高频电路，需要构成PCB的主要基材的Dk和Df尽可能低，这有利于提高电路板导线信号传输速度，降低信号时间延迟。在高频电路中，信号传输速度可以表示为：

可以看出，基板介电常数越低，信号传播得越快，因此要得到高的信号传输速率，就必须研究开发低介电常数的基板材料。

二、高频PCB的低介电常数基板材料

PCB基材是由树脂、玻纤、铜箔、填料等组合而成，优化PCB介电性能的主要途径是降低其组分的Dk和Df。

以前高频PCB主要通过降低树脂基材的Dk和Df来实现，而随着研发技术的不断增强，通过上述方式改变PCB介电性能越来越有限，故国内外研发人员已开始对玻璃纤维进行改性来让材料具有更低的Dk和Df。

玻璃纤维布主要在高频PCB中起到增强作用，可以用于提升材料的力学性能。传统E-玻纤，其DK值一般在6.6左右，明显高于一般树脂基材（聚四氟乙烯DK为2.0左右），且在高频PCB中玻纤占有较高的体积分数，所以降低玻纤的介电性能尤为重要。

因此，为了满足高频PCB对玻纤低介电性能的需求，玻纤企业开发了低介电玻璃纤维。

三、玻璃纤维改性及低介电玻璃纤维生产厂家

目前，世界各国生产的硅酸盐成分的玻璃纤维织物组成大体相同，其基础成分都是 SiO?、Al?O?、CaO 三元系统，重量百分比在小范围内波动。常温下构成玻璃网络的硅氧或硼氧、铝氧骨架无弱联系离子几乎不导电。但是网络中充填了阳离子，特别是碱金属离子时，点阵结构在碱金属离子处中断，形成弱联系离子，产生热离子极化。这是影响玻璃介电性能的主要因素。

目前通常采用的是无碱玻纤E玻纤，其介电常数为 7.2 (1 MHz)，不能满足高频电路的要求。首先可以采用的办法是混杂。在无碱玻纤中，除了E玻纤外，还有介电性能优秀的D玻纤（εr= 4.7，1MHz）和 Q 玻纤（εr= 3.9，1MHz），但是它们加工性能和成本较高，单独使用并不合适。通过对不同品种的玻纤进行合理的选配，要求既保证优良的低介电性能、加工性能，又能很好地解决工业化生产的成本问题。

还有不少公司或在E玻纤基础上提高低介电常数氧化物（如SiO?、B?O?等）比例，或由低介电常数氧化物为主体构成新玻纤成分。

低介电玻璃纤维，是一种低介电常数、低介电损耗的新材料，受频率、温度变化影响小。与传统的D玻纤比较，它的制品具有优异的电气性能和加工性能。它适用于数字电视、全球定位系统、通信站、线路板、航空航天、高透波领域、宽频带轻质等高性能雷达。

目前国外生产低Dk玻璃纤维的厂家主要有法国Vetrotex公司、美国Erskin egelous公司、日本日东纺织株式会社、美国AGY公司等，国内主要有重庆国际复合材料有限公司、泰山玻纤、南京玻璃纤维研究设计院有限公司、四川省玻纤集团有限公司等。

其中，重庆国际复合材料有限公司的HL-GLASS低介电常数玻璃纤维具有介电常数Dk低、介电损耗因子Df低两大特性，适用于数字电视、全球定位系统、移动通信基站、高速数据中心、云计算中心、光通信等高频电子电路领域，也是航天、军用电磁透波领域制作电磁窗、透波墙及雷达罩的首选材料。

图 CPIC HL-GLASS低介电常数玻璃纤维及其性能参数

材料产业也迎来了5G新时代，在应用端手机、基站、物联网、汽车等硬件载体都将对5G新材料有更多的需求和更高的要求。

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