很多朋友做 PCB 的时候,只盯着介电常数,却忽略了 “损耗因子(tanδ)”,但这玩意儿对信号质量的影响可不小 —— 尤其是高频场景下,损耗因子没选对,信号传着传着就 “蔫儿了”。今天咱就聊聊损耗因子是啥、咋影响信号,以及不同场景该咋挑。
先解释下损耗因子:它是材料在电场里 “消耗能量” 的能力,简单说就是 “信号在材料里跑的时候,被材料‘吃掉’多少”。损耗因子越大,信号衰减越严重,这就是为啥高频 PCB 里损耗因子是核心指标之一。
举个直观的例子:普通 FR-4 的损耗因子大概是 0.02(1GHz 频率下),而罗杰斯 RO4350B 是 0.0037。同样是 10cm 长的布线,1GHz 信号用 FR-4 传输,信号强度会衰减 20% 左右;用 RO4350B 的话,衰减只有 3%—— 这差距在精密设备里,直接就是 “能正常工作” 和 “信号断连” 的区别。
那损耗因子具体影响哪些场景?主要是这俩:第一是高频、高速通信。比如 5G 基站的 PCB,信号频率到了 3GHz 以上,损耗因子大一点,信号衰减就会成倍增加,导致通信距离缩短、数据出错;第二是精密测试设备。像半导体测试 PCB,要传输微弱的测试信号,要是损耗因子太高,信号还没到测试点就被 “吃掉” 了,测试数据就不准了。
那实际选材料的时候咋注意?给大家几个实用建议:
- 低频场景(≤100MHz,比如普通电源板):损耗因子 0.02 以内的 FR-4 就够用,不用花冤枉钱;
- 中高频场景(100MHz-1GHz,比如工业控制板):选损耗因子≤0.01 的材料,比如生益 S1130;
- 高频场景(≥1GHz,比如 5G、半导体测试):必须选损耗因子≤0.005 的高频材料,比如罗杰斯 RO4350B、泰康利 TLY-5;
- 还要注意:损耗因子会随温度升高而变大,所以高温环境下(比如汽车发动机附近的 PCB),得选耐高温且损耗因子稳定的材料。
损耗因子和介电常数是 “绑定” 的,选材料的时候得一起看 —— 比如有些材料介电常数低,但损耗因子高,那高频场景下也不能用。