要するに、ガラス強化PTFE材料は、特に30 GHzを超えるミリ波（mmWave）範囲で動作する非常に高い周波数のアプリケーションでは避けるべきです。これらの周波数では、機械的安定性を提供する織りガラス構造が、タイミングスキューや不正確な位相応答など、回路の性能を損なう可能性のある重大な信号完全性の問題を引き起こします。
根本的な問題は「繊維織り効果」です。織りガラスと周囲のPTFEは異なる電気的特性を持っています。低周波数では、この不均一性は平均化されますが、ミリ波信号の非常に短い波長では、予測不可能で不均一な電気的環境を作り出し、信号を歪ませます。
根本的な問題：繊維織り効果
この材料を避けるべき時を理解するためには、まずその基本的な構造と高周波信号との相互作用を理解する必要があります。
ガラス強化PTFEとは？
この材料は複合材料です。優れた低損失の電気的特性で知られるプラスチックであるポリテトラフルオロエチレン（PTFE）と、ガラス繊維の織物とを組み合わせています。
PTFEが電気的性能を提供し、ガラス織りが重要な剛性と寸法安定性を加えることで、大規模で信頼性の高いプリント基板（PCB）の製造が可能になります。
誘電率（Dk）の理解
誘電率（Dk）は、高周波回路材料にとって最も重要な特性です。これは、信号が材料内を伝わる速度を決定します。
高速デジタルおよびRF信号の場合、基板全体で一貫性があり予測可能なDkを持つことは必須条件です。
織り方が不均一性を生み出す仕組み
問題は、PTFEとガラスという2つの構成要素が、非常に異なる誘電率を持っているために発生します。
PTFEのDkは約2.1ですが、ガラス繊維のDkは6.0に近くなります。これにより、PCB上に、ガラス織りのパターンに対応する、変化するDk値の微視的な風景が生まれます。
高周波での影響
低周波数（例：10 GHz未満）では、信号の波長はガラス織りパターンのサイズと比較して非常に長くなります。信号は実質的に平均化された均一なDkを「認識」し、予測可能に伝播します。
しかし、周波数がミリ波範囲に上昇すると、信号の波長ははるかに短くなり、織りパターンそのものと同じスケールになります。信号はもはや平均を見るのではなく、高Dkと低Dkの局所的な領域を経験し、繊維織り効果につながります。
繊維織り効果の結果
信号がこれらの予測不可能なDkの変動に遭遇すると、その結果は回路性能に有害です。
差動ペアスキュー
これは問題の最も一般的な現れです。差動ペアは、等しい逆の信号を伝送し、完全に同期したままでなければならない2つのトレースです。
ペア内の1つのトレースがガラス繊維束（高Dk）の上を走行し、もう1つがPTFEが豊富な樹脂ポケット（低Dk）の上を走行する場合、それらの信号は異なる速度で伝播します。受信側での到達時間の差をスキューと呼びます。
位相およびタイミングエラー
このタイミングスキューはデータを破損させます。デジタルシステムでは、受信側がデータを誤って読み取り、高いビット誤り率（BER）を引き起こす可能性があります。2つの信号はノイズを効果的に相殺しなくなり、差動信号伝送の主な利点が損なわれます。
不正確な位相応答
フェーズドアレイアンテナ、レーダー、通信リンクなどのアナログミリ波システムにとって、予測可能な位相がすべてです。
繊維織り効果によって導入されるランダムな位相シフトにより、これらのアプリケーションが正しく機能するために必要な正確な位相制御を維持することが不可能になります。性能は予測不可能で信頼できなくなります。
適切な材料の選択
適切な回路基板材料の選択は、動作周波数と性能要件に完全に依存する重要な設計上の決定です。
- 10 GHz未満のコスト効率の高い性能が主な焦点の場合： 標準のガラス強化PTFEは、繊維織り効果が無視できるため、多くの場合、優れた信頼性の高い選択肢です。
- 10～30 GHzの高速デジタルまたはRF回路が主な焦点の場合： スキューを軽減するために、より平坦で均一なガラス織りを持つ材料を選択するなど、材料を慎重に評価する必要があります。
- 30 GHz超（ミリ波）のアプリケーションが主な焦点の場合： 標準のガラス強化PTFEを積極的に避け、予測可能な性能を保証するために、セラミック充填複合材料などのより均質な基板を選択する必要があります。
結局のところ、材料の特性と信号の周波数を一致させることが、高性能設計を成功させるために不可欠です。
要約表：
| アプリケーション周波数 | 推奨材料 | 主な考慮事項 |
|---|---|---|
| 10 GHz未満 | 標準ガラス強化PTFE | コスト効率が高い、繊維織り効果は無視できる |
| 10～30 GHz | 織り方が均一なPTFEを慎重に選択 | スキューの可能性があるため評価が必要 |
| 30 GHz超（ミリ波） | ガラス強化PTFEを避け、セラミック充填複合材料を使用 | 繊維織り効果が許容できない信号歪みを引き起こす |
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