介電常數接近空氣的材料

低介電常數材料或稱low-K材料是當前半導體行業研究的熱門話題。通過降低集成電路中使用的介電材料的介電常數，可以降低集成電路的漏電電流，降低導線之間的電容效應，降低集成電路發熱等等。低介電常數材料的研究是同高分子材料密切相關的。

傳統半導體使用二氧化硅作為介電材料，氧化硅的介電常數約為4。真空的介電常數為1，乾燥空氣的介電常數接近於1。

介電常數接近空氣的材料

我們常用的PCB介質是FR4材料的，相對空氣的介電常數是4.2-4.7。這個介電常數是會隨温度變化的，在0-70度的温度範圍內，其最大變化範圍可以達到20%。介電常數的變化會導致線路延時10%的變化，温度越高，介電常數越大，延時也越大。介電常數還會隨信號頻率變化，頻率越高介電常數越小。100M以下可以用4.5計算板間電容以及延時。

2、一般的FR4材料的PCB板中內層信號的傳輸速度為180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。表層一般要視情況而定，一般介於140與170之間。

3、實際的電容可以簡單等效為L、R、C串聯，電容有一個諧振點，在高頻時(超過這個諧振點)會呈現感性，電容的容值和工藝不同則這個諧振點不同，而且不同廠家生產的也會有很大差異。這個諧振點主要取決於等效串聯電感。現在的比如一個100nF的貼片電容等效串聯電感大概在0.5nH左右，ESR(等效串聯電阻)

值為0.1歐，那麼在24M左右時濾波效果最好，對交流阻抗為0.1歐。而一個1nF的貼片電容等效電感也為0.5nH(不同容值差異不太大)，ESR為0.01歐，會在200M左右有最好的濾波效果。為達好較好的濾波效果，我們使用不同容值的電容搭配組合。但是，由於等效串聯電感與電容的作用，會在24M與200M之間有一個諧振點，在這個諧振點上有最大阻抗，比單個電容的阻抗還要大。這是我們不希望得到的結果。（在24M到200M這一段，小電容呈容性，大電容已經呈感性。兩個電容並聯已經相當於LC並聯。兩個電容的E SR值之和為這個LC迴路的串阻。LC並聯的話如果串阻為0，那麼在諧振點上會有一個無窮大的阻抗，在這個點上有最差的濾波效果。這個串阻反倒會抑制這種並聯諧振現象，從而降低LC諧振器在諧振點的阻抗）。為減輕這個影響，可以酌情使用ESR大些的電容。ESR相當於諧振網絡裏的串阻，可以降低Q值，從而使頻率特性平坦一些。增大ESR會使整體阻抗趨於一致。低於24M的頻段和高於200M的頻段上，阻抗會增加，而在24M與200M頻段內，阻抗會降低。所以也要綜合考慮板子開關噪聲的頻帶。國外的一些設計有的板子在大小電容並聯的時候在小電容(680pF)上串幾歐的電阻，很可能是出於這種考慮。(從上面的參數看，1nF的電容Q值是100nF電容Q值的10倍。由於手頭沒有來自廠商的具體等效串感和ESR的值，所以上面例