高频PCB叠层的材料选型与工艺协同技术

介电常数（Dk）：稳定且低（高频基材 Dk≤3.8@10GHz），Dk 偏差≤±0.05（避免阻抗波动），频率稳定性好（1-40GHz 范围内 Dk 变化≤5%）；

介质损耗（Df）：极低（Df≤0.004@10GHz），Df 每降低 0.001，28GHz 信号的传输损耗可减少 0.05dB/10mm；

铜箔粗糙度（Ra）：≤0.1μm（高频趋肤效应显著，粗糙度高会增加导体损耗，Ra 从 0.8μm 降至 0.1μm，28GHz 损耗减少 30%）；

耐环境性：根据场景适配（如 5G 基站需耐 85℃/85% RH，卫星通信需耐 - 55℃-125℃、耐辐射）。

推荐材料：罗杰斯（Rogers）4350B、泰康利（Taconic）TLX-8；

核心参数：Dk=3.48±0.05@28GHz，Df=0.0037@28GHz，Tg=150℃，耐温范围 - 40℃-125℃；

优势：Df 极低，28GHz 信号 100mm 传输损耗仅 2.8dB（普通 FR-4 需 5.6dB），适合长距离高频传输。

推荐材料：生益 S1000-2、松下 R-1515；

核心参数：Dk=3.8±0.05@10GHz，Df=0.004@10GHz，Tg=170℃，铜箔 Ra=0.08μm；

优势：成本比罗杰斯低 40%，Dk 稳定性好（10GHz 时偏差≤±0.03），适合中高频、大批量场景。

推荐材料：罗杰斯 4003C、生益 S9100；

核心参数：Dk=3.55±0.05@5GHz，Df=0.0027@5GHz，Tg=140℃，耐湿性好（85℃/85% RH 1000 小时 Dk 变化≤1%）；

优势：Df 低，5GHz 信号损耗小，且价格适中，适合中小批量射频产品。

推荐材料：罗杰斯 RT/duroid 5880、聚酰亚胺基材；

核心参数：Dk=2.2±0.05@18GHz，Df=0.0009@18GHz，耐辐射总剂量 100krad，-55℃-125℃循环 1000 次性能无变化；

优势：耐极端环境，Dk 极低（适合 18GHz 以上超高频信号），但成本较高（比 4350B 高 80%）。

微带线结构（表层信号）：50Ω 阻抗对应基材厚度（H）与线宽（W）的关系（Dk=3.8 时）：

H=0.1mm→W=0.18mm；

H=0.15mm→W=0.22mm；

H=0.2mm→W=0.26mm；

厚度偏差 ±0.005mm 会导致阻抗偏差 ±1Ω（50Ω 阻抗时偏差 ±2%），需控制基材厚度偏差≤±3%。

高频信号层选用低 Df 基材（如罗杰斯 4350B，厚度 0.15mm），电源层 / 低速信号层选用普通高频 FR-4（如生益 S1000-2，厚度 0.2mm），平衡性能与成本；

基材组合时需确保 Tg 差异≤30℃（如 4350B Tg=150℃，S1000-2 Tg=170℃），避免层压时因热膨胀差异导致分层（分层率≤0.1%）。

高频场景优先选用 “极低粗糙度铜箔（VLP）” 或 “反向处理铜箔（RTF）”，Ra≤0.1μm（普通电解铜箔 Ra=0.8μm）；

28GHz 信号在 VLP 铜箔上的导体损耗比普通铜箔低 30%（如 100mm 传输损耗从 1.2dB 降至 0.84dB）。

高频信号趋肤深度小（28GHz 时≈1.2μm），铜箔厚度 35μm 即可满足需求（无需 70μm 厚铜），35μm VLP 铜箔的导体损耗比 70μm 普通铜箔低 25%；

地平面铜箔可选用 70μm 厚铜（增强屏蔽性），但需确保粗糙度 Ra≤0.2μm（避免增加损耗）。

Dk 需与基材匹配（偏差≤±0.1），如基材用罗杰斯 4350B（Dk=3.48），PP 选用罗杰斯 2929（Dk=3.45@28GHz），避免层间 Dk 突变导致信号反射（反射损耗从 - 18dB 恶化至 - 15dB）；

Df≤0.004@10GHz（普通 PP Df=0.01@10GHz），28GHz 时层间损耗可减少 0.03dB/10mm。

层压时 PP 的流动性需适中（流动度 15-25%），确保填充内层间隙（间隙≤0.05mm），避免产生气泡（气泡率≤0.1%）；

PP 厚度根据叠层总厚度需求选择（如 0.05mm、0.1mm），多层叠层时 PP 总厚度偏差≤±5%（如设计总 PP 厚度 0.3mm，实际 0.285-0.315mm）。

温度曲线：升温速率 1-2℃/min（避免基材热应力），固化温度 180℃±2℃（罗杰斯 4350B），保温时间 60±5 分钟（确保 PP 完全固化，交联度≥85%）；

压力：30±2kg/cm2（确保基材与 PP 紧密结合，层间空隙≤5μm），压力不均会导致介质厚度偏差≥±5%（需用均压垫确保压力均匀）。

用超声波测厚仪（精度 ±0.001mm）检测每一层介质厚度，面内均匀性偏差≤±3%（如 0.15mm 厚介质，任意两点厚度差≤0.0045mm）；

若厚度偏差超标，调整层压压力（如厚度偏厚则增加压力 0.5kg/cm2），重新试产。

高频信号过孔（孔径≤0.2mm）优先采用激光钻孔（精度 ±1μm），孔壁粗糙度 Ra≤0.5μm（机械钻孔 Ra=1.5μm），过孔寄生电感从 0.5nH 降至 0.2nH（28GHz 时反射损耗从 - 12dB 升至 - 18dB）；

孔径 0.3mm 以上过孔可用机械钻孔，但需选用钻石涂层钻头（寿命 1000 孔 / 支），孔位偏差≤±2μm。

高频信号过孔需进行背钻（残留孔段长度≤0.1mm），寄生电容从 0.2pF 降至 0.1pF，28GHz 信号的插入损耗改善 0.2dB / 个过孔；

背钻深度偏差≤±0.01mm（避免钻穿信号层），需用 X 射线测厚仪校准背钻深度。

高频信号焊盘优先选用沉金工艺（金层厚度 0.1μm，镍层厚度 2μm），接触电阻≤50mΩ（沉银接触电阻≥80mΩ，OSP 易氧化）；

沉金过程需控制镀金电流密度（0.5A/dm2），避免金层厚度不均（偏差≤±10%）导致阻抗波动（±0.5Ω）。

沉金层的趋肤效应损耗比沉银低 10%（28GHz 时 100mm 传输损耗从 0.3dB 降至 0.27dB），适合高频信号焊盘；

地平面 / 屏蔽层可采用 OSP 处理（成本低），但需确保 OSP 膜厚≤0.5μm（避免增加地平面阻抗）。