做高速PCB，選材料要注意這5點

作為一名合格的、優秀的PCB設計工程師，我們不僅要掌握高速PCB設計技能，還需要對其他相關知識有所了解，比如高速PCB材料的選擇。 這是因為，PCB材料的選擇錯誤也會對高速數字電路的信號傳輸性能造成不良影響。

一般高速PCB材料要求如下：

1、低損耗、耐CAF/耐熱性及機械韌（粘）性（可靠性好）

2、穩定的Dk/Df參數（隨頻率及環境變化系數?。?/p>

3、材料厚度及膠含量公差?。ㄗ杩箍刂坪茫?/p>

4、低銅箔表面粗糙度（減小損耗）

5、盡量選擇平整開窗小的玻纖布（減小skew和損耗）

接下來，我們就對上述高速PCB材料的5點要求做較為詳細的說明。

高速信號的完整性主要與阻抗、傳輸線損耗及時延一致性有關，在接收端能接收到合適的波形及眼圖就可算為信號完整性得到保證，故高速數字電路的PCB材料選擇的主要參數指標就是Dk、Df、損耗等。

無論是模擬電路還是數字電路，PCB材料的介電常數Dk是材料選用的一個重要參數，因為Dk值與應用于該材料的實際電路阻抗值關系密不可分。 當PCB材料的Dk值變化時，無論是隨頻率變化還是隨溫度變化，電路的傳輸線阻抗都會產生意想不到的變化，進而對高速數字電路的信號傳輸性能造成不利的影響。 如果PCB材料的Dk對不同頻率的諧波成分呈現不同值，阻抗也隨之在不同頻率下出現不同的阻值，Dk值和阻抗的非預期改變，將導致諧波成分產生一定程度的損耗和頻率偏移，會使高速數字信號的模擬諧波成分產生失真，進而使信號的完整性下降。

與Dk值密切相關的色散也是材料的一種特性，Dk值隨頻率變化越小，色散就越小，對高速數字電路應用就越好。 介質材料的極化，材料的損耗以及高頻段銅導體的表面粗糙度等各種不同因素都會引起電路的色散。 所以高速材料的Dk值要求穩定，在不同頻率段和溫度下，其變化波動越小越好。

傳輸線損耗通常有介質損耗、導體損耗和輻射損耗三種。

介質損耗也可稱之為絕緣層損耗，PCB信號的絕緣層損耗隨頻率的增加而增加，特別是隨高速數字信號的高階諧波成分的頻率變化，將產生嚴重的幅度衰減，從而導致高速數字信號的失真。介質損耗是與信號頻率、絕緣層的介電常數Dk的平方根以及絕緣層的介電損失因數Df均成正比。

導體損耗是與導體的種類（不同種類有不同的電阻）、絕緣層及導體的物理尺寸有關，與頻率的平方根成正比；在PCB制造上，使用不同基板對導體損耗主要影響是由趨膚效應和表面粗糙度造成的，使用不同的銅箔時信號線的表面的粗糙是不一樣的，受趨膚效應/深度影響，銅箔銅牙長度將直接關系到高速信號的傳輸質量，銅牙長度越短，高速信號傳輸質量越好。

輻射損耗是與介電特性有關，與介電常數Dk、介電損失因數Df以及頻率的平方根成正比。

提醒：越好的材料其成本也相應的越高，工程師應該在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點，從而滿足產品的最佳性價比。

審核編輯：湯梓紅