作為一名合格的、優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)工程師，我們不僅要掌握高速PCB設(shè)計(jì)技能，還需要對(duì)其他相關(guān)知識(shí)有所了解，比如高速PCB材料的選擇。 這是因?yàn)椋琍CB材料的選擇錯(cuò)誤也會(huì)對(duì)高速數(shù)字電路的信號(hào)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(jī)械韌（粘）性（可靠性好）

2、穩(wěn)定的Dk/Df參數(shù)（隨頻率及環(huán)境變化系數(shù)小）

3、材料厚度及膠含量公差小（阻抗控制好）

4、低銅箔表面粗糙度（減小損耗）

5、盡量選擇平整開(kāi)窗小的玻纖布（減小skew和損耗）

接下來(lái)，我們就對(duì)上述高速PCB材料的5點(diǎn)要求做較為詳細(xì)的說(shuō)明。

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

無(wú)論是模擬電路還是數(shù)字電路，PCB材料的介電常數(shù)Dk是材料選用的一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)镈k值與應(yīng)用于該材料的實(shí)際電路阻抗值關(guān)系密不可分。 當(dāng)PCB材料的Dk值變化時(shí)，無(wú)論是隨頻率變化還是隨溫度變化，電路的傳輸線阻抗都會(huì)產(chǎn)生意想不到的變化，進(jìn)而對(duì)高速數(shù)字電路的信號(hào)傳輸性能造成不利的影響。 如果PCB材料的Dk對(duì)不同頻率的諧波成分呈現(xiàn)不同值，阻抗也隨之在不同頻率下出現(xiàn)不同的阻值，Dk值和阻抗的非預(yù)期改變，將導(dǎo)致諧波成分產(chǎn)生一定程度的損耗和頻率偏移，會(huì)使高速數(shù)字信號(hào)的模擬諧波成分產(chǎn)生失真，進(jìn)而使信號(hào)的完整性下降。

與Dk值密切相關(guān)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(duì)高速數(shù)字電路應(yīng)用就越好。 介質(zhì)材料的極化，材料的損耗以及高頻段銅導(dǎo)體的表面粗糙度等各種不同因素都會(huì)引起電路的色散。 所以高速材料的Dk值要求穩(wěn)定，在不同頻率段和溫度下，其變化波動(dòng)越小越好。

傳輸線損耗通常有介質(zhì)損耗、導(dǎo)體損耗和輻射損耗三種。

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

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

輻射損耗是與介電特性有關(guān)，與介電常數(shù)Dk、介電損失因數(shù)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(yīng)的越高，工程師應(yīng)該在滿足設(shè)計(jì)需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點(diǎn)，從而滿足產(chǎn)品的最佳性價(jià)比。

審核編輯：湯梓紅