1. 引言

 5G通信向毫米波频段（24~47GHz）升级，高频信号对PCB介电性能要求极致严苛——介电常数（εr）波动每增加0.1，信号损耗上升8%；介电损耗因子（tanδ）每增加0.0001，毫米波频段损耗上升12%。传统FR-4基板（εr=4.3±0.3，tanδ=0.01@28GHz）已无法满足需求，陶瓷基板因介电性能稳定（εr波动≤±0.05，tanδ≤0.001），成为5G高频场景（如基站功放、毫米波雷达）首选。某5G基站厂商曾因陶瓷PCB介电波动超±0.1，导致功放模块信号损耗达35%，覆盖范围缩减25%。捷配深耕5G高频陶瓷PCB领域4年，累计交付50万+片基站高频PCB，本文拆解陶瓷基板介电性能优化要点、阻抗匹配方案及高频测试方法，助力5G设备企业降低信号损耗。

2. 核心技术解析

3. 实操方案

3.1 介电优化 + 阻抗匹配三步法（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. 低介电陶瓷选型：24~28GHz 频段（如 5G 宏基站）选用AlN 陶瓷基板（εr=8.8±0.05，tanδ=0.0008@28GHz，厚度 0.5mm）；39~47GHz 频段（如毫米波微基站）选用Si?N?陶瓷基板（εr=6.8±0.03，tanδ=0.0005@47GHz，厚度 0.4mm），需通过捷配 “介电性能精准测试”（用矢量网络分析仪 JPE-VNA-1000 测试，εr 偏差≤±0.02，tanδ 偏差≤±0.0001）；
2. 阻抗匹配设计：
   • 叠层设计：4 层高频 PCB 叠层为 “信号层（陶瓷）- 接地层 - 电源层 - 信号层（陶瓷）”，层间半固化片选用罗杰斯 1080（εr=3.0±0.05，厚度 0.05mm），层间厚度控制在 0.12mm±0.005mm，参考 IPC-2221 第 5.3 条款，用捷配叠层设计软件 JPE-Layer 5.0 生成方案；
   • 线宽计算：50Ω 阻抗线宽按公式计算 ——AlN 陶瓷（0.5mm 厚）+1oz 铜厚时，线宽设为 0.22mm±0.005mm；Si?N?陶瓷（0.4mm 厚）+1oz 铜厚时，线宽设为 0.25mm±0.005mm，用 Altium Designer 高频阻抗计算器验证，同步通过捷配 DFM 高频预审系统（JPE-DFM-HF 2.0）检查线宽偏差风险；
3. 信号完整性优化：高频信号线采用 “微带线 + 接地平面” 结构，线间距≥0.66mm（3 倍线宽 0.22mm），避免平行布线（平行长度≤3mm）；接地平面开窗面积≤10%，确保接地完整性≥90%，用捷配 HyperLynx 高频仿真软件（JPE-HyperLynx-HF）模拟串扰，串扰衰减≥45dB@28GHz。

3.2 量产工艺与高频测试（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. 介电稳定性管控：陶瓷基板存储在恒温恒湿环境（23℃±2℃，湿度 45%±5%），存储超 1 个月需重新测试 εr；压合工艺温度 180℃±3℃，压力 25kg/cm²，保温时间 60min，捷配压合生产线（JPE-Press-900）配备介电常数实时监测模块，确保压合后 εr 波动≤±0.03；
2. 蚀刻与阻抗检测：采用 “激光蚀刻 + 干法蚀刻” 复合工艺，线宽精度控制在 ±0.003mm，蚀刻因子≥5:1；每批次 PCB 用阻抗测试仪（JPE-Imp-800）全检，50Ω 阻抗公差控制在 47.5~52.5Ω（±5%），合格率≥99.6%；
3. 高频性能测试：每批次抽检 10 片，送捷配高频实验室测试 ——28GHz 频段信号插入损耗≤0.8dB/cm（Si?N?陶瓷），回波损耗≥15dB；47GHz 频段插入损耗≤1.2dB/cm，串扰衰减≥40dB，测试报告符合 IEC 61967 标准。