カスタマイズされた高周波基板の材料の選択は、Dk のみに基づいて行うことはできません。その主な理由は、Dk は信号伝送の速度とインピーダンス精度のみを決定するのに対し、Df は高周波シナリオにおける信号エネルギーの保持とシステムの信頼性を直接決定するためです。どちらも不可欠であり、Dk のみに焦点を当てると、高周波信号の制御不能な減衰やシステム パフォーマンスの低下に直接つながる可能性があります。
両者の主な役割分担は完全に異なります
Dk (誘電率): 信号伝送における「高速道路」の平坦度に相当し、信号の伝播速度、インピーダンス整合精度、および「高速信号の伝送と無反射」の問題に対する中心的な解決策を決定します。
Df（誘電損失率）：信号伝送過程における「燃料消費量」に相当し、信号エネルギーが熱エネルギー損失に変換される割合を定め、「信号が減衰せずに遠くまで届く」という問題を解決します。
高頻度シナリオにおける Df の影響は指数関数的に増幅されます。
挿入損失は周波数×Dfに比例し、周波数が高くなるほどDfのわずかな差による損失の差が致命的になります。
10GHz の周波数帯域では、通常の FR-4 ボードの 1 センチメートルあたりの伝送線損失は 1dB 以上に達することがありますが、Rogers RO4350B (Df=0.0037) の損失は FR-4 のわずか 1/5 です。
77GHz の車載ミリ波レーダーのシナリオでは、Df=0.005 材料が誤用された場合、10cm 伝送路の累積損失により受信端の信号強度が感度しきい値よりも低くなり、レーダーが「盲目」になってしまいます。
224Gbpsの超高速AIサーバーのシナリオでは、高Dfの通常ボードの信号エネルギー減衰は30%を超え、データエラー率は5%を超えており、計算能力の正確な伝送要件を完全に満たしていません。
Dk 材料選択の典型的な失敗シナリオのみを検討してください
インピーダンスマッチングは完全に規格内ですが、10センチメートルの伝送線路を通過した後の信号のエネルギー損失は40％を超え、通信距離はそのまま半分になってしまいます。
ミリ波フェーズドアレイレーダーでは、Dk の安定性は保証されていますが、Df が高すぎるため、各チャネル信号のゲイン偏差が ± 2dB を超え、ビームフォーミング精度が完全に失われます。
長期の高温動作中、高 Df 基板は電気エネルギーを熱エネルギーに変換し続けるため、PCB の局所的な過熱が発生し、銅箔の剥離や基板の老化が促進され、製品寿命が大幅に短縮されます。
高頻度シナリオでの材料選択の優先ロジック
業界標準の選択原則は、まず動作周波数に従って Df レベルをロックし、次に Dk 許容差でインピーダンス精度を制御することです。
3GHz 未満のシナリオ: Df 0.01 以下で基本要件を満たすことができ、対応する Dk 値を一致させてインピーダンスを制御します。
10～30GHzミリ波シナリオ：Dfは0.003以下である必要があり、Dk許容差は±0.05以内に制御されます。
77GHz 車載レーダーおよび衛星通信シナリオ: 低損失と位相一貫性の両方の要件を満たすために、Df は 0.0015 以下である必要があり、Dk 許容差は ± 0.02 以内に厳しくする必要があります。