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5G时代初期,先来了解导热材料的介电常数

发布时间:2019-07-06 16:23:26来源:浏览次数: 1153

5G时代之前,多数电子产品在选用导热材料进行导热散热时,对导热材料的介电常数这一物理特性考量不多。

随着5G商用的到来,人们已开始关注考量导热材料的介电常数。因为5G技术的其中一个特点就是-高频,对抗干扰的要求比较高。5G时代,低介电常数的导热材料是一个趋势。

下面带大家理解介电常数这一概念。


一、介电常数概念

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中的电场减小与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(真空的相对介电常数为1)。为简单起见,相对介电常数也称介电常数。

 

电介质极化示意图 

电介质的极化示意图

 

    如果将一块电介质放入一平行电场中,则可发现在介质表面感应出了电荷,即正极板附件的电介质感应出了负电荷,负极板附近的介质表面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感应电荷的现象,称之为电介质的极化。这类在电场作用下,产生极化作用的材料称为电介质。

 

Q’——由电介质极化引起的束缚电荷


平板真空电容器电容量:平板真空电容器电容量


插入固体电解质后电容量:插入固体电解质后电容量


相对介电常数: 相对介电常数

 

    

    介电常数的物理意义可以理解为用于表征电介质在极化过程中储存电荷能力。表示在单位电场中,单位体积内积蓄静电能的大小。高分子材料的介电常数主要由主链结构中的键性能和排列所决定。


    介电损耗是指置于交变电场中的电介质,以内部发热(温度升高)表现出的能量损耗的现象。原因是由于电介质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电流,消耗掉一部分电能,转为热能。作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好。损耗角正切表示为获得给定的存储电荷要消耗的能量的大小,是电介质作为绝缘材料使用时的重要评价参数。为了减少介质损耗,希望材料具有较小的介电常数和更小的损耗角正切。


二、介电常数的影响因素

   影响介电常数的主要因素有:测试频率、测试电压、温度、湿度等。其中,不同频率测出的介电常数往往会差别明显。我们在通过对垫片在几个频率下测量介电常数和损耗指数后发现,垫片在高频率下介电常数的测试结果更为稳定,重复性更好。因此我司测试介电常数的频率设定为10Mhz

 

三、介电常数的测试方法

   我司对介电常数的测试是按照美标ASTM D150实心电绝缘材料的交流损耗特性和电容率(介电常数)的标准试验方法进行。使用的测试仪器为WY2851 Q表。

 

 

WY2851 Q

 

四、介电常数对导热垫片的性能影响

  绝缘材料通常以两种不同方式来使用,即:


(1) 用于起到某一电容器的电介质作用此时要求介电常数的值较高。

(2) 用于固定电学网络部件,同时让其彼此以及与地面绝缘,此时要求介电常数的值较低;


   导热垫片通常在绝缘材料中通过上述的第二种方式来应用,通常要求固定的电容尽可能小,同时具有可接受且一致的机械,化学和耐热性能。因此要求介电常数具有一个低值。

 

总结:

   介电常数测试的标准方法是ASTM D150,表示电介质储蓄电荷的能力,主要的影响因素是测试频率。对于作为导热绝缘的导热垫片来说,要求其介电常数具有一个低值,特别是5G电子产品