PCB高频信号传输的板材选择
来源：捷配
时间: 2025/12/29 09:22:16
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问：高频 PCB 板材的核心参数有哪些？怎么看这些参数好不好？
答：选对板材是高频 PCB 信号传输的基础保障，而选板材的关键，就是看三个核心参数：介电常数（εr）、损耗角正切值（tanδ）、介电常数稳定性。
咱们先讲介电常数，它是衡量介质材料储存电荷能力的参数。对于高频 PCB 来说，介电常数不是越大越好，也不是越小越好，而是要稳定、适中。介电常数的大小会直接影响传输线的阻抗 —— 介电常数越大，走线的特征阻抗就越低；介电常数越小，特征阻抗就越高。而且介电常数会随着频率、温度的变化而变化，变化幅度越小，板材的性能就越稳定。
比如 FR-4 板材的介电常数在 4.2~4.8 之间，而且随着频率升高，介电常数会下降，这就导致在高频段，走线的阻抗很难控制；而高频板材比如罗杰斯 4350B，介电常数是 3.48，而且在很宽的频率范围内，介电常数几乎不变，阻抗控制就容易多了。
第二个参数是损耗角正切值，这个参数太重要了，它直接决定了信号传输的能量损耗。损耗角正切值是介质材料在交变电场中，能量损耗的比值，数值越小，能量损耗就越小。高频信号在板材中传输时，一部分能量会被介质吸收，转化为热量，损耗角正切值越大，吸收的能量就越多，信号衰减就越严重。
FR-4 板材的损耗角正切值一般在 0.01~0.02 之间，而高频板材比如 PTFE 基材的损耗角正切值可以低到 0.001 以下，差距非常明显。所以在高频段，损耗角正切值是选择板材的核心指标。
第三个参数是介电常数稳定性，指的是介电常数随频率、温度、湿度变化的幅度。这个参数直接关系到 PCB 阻抗的稳定性 —— 如果介电常数波动大，走线的阻抗就会跟着波动，信号传输就会出现反射、失真等问题。高频板材的介电常数稳定性都很好，能在复杂的工作环境中保持稳定的性能。
问：常见的高频 PCB 板材有哪些？各自的优缺点和适用场景是什么？
答：除了咱们熟悉的 FR-4，市面上还有很多专门用于高频 PCB 的板材，根据材质和性能，主要可以分为这几类：
第一类：聚四氟乙烯（PTFE）基材板材。PTFE 就是咱们常说的特氟龙，它是一种高性能的高频介质材料。优点是介电常数稳定（εr≈2.1）、损耗角正切值极低（tanδ<0.001）、耐高温、耐腐蚀，而且吸水率极低，即使在潮湿的环境中，性能也不会下降。缺点是价格贵，而且 PTFE 板材的刚性较差，加工难度大，钻孔时容易出现毛刺，需要特殊的加工工艺。
适用场景：超高频、高性能的射频电路，比如卫星通信设备、雷达系统、基站天线板等。
第二类：罗杰斯（Rogers）系列板材。罗杰斯是高频板材领域的知名品牌，它的板材种类很多，比如 4350B、5880、3003 等。优点是介电常数稳定、损耗低、加工性能好，比 PTFE 板材更容易加工，而且性能和 PTFE 板材接近。缺点是价格比 FR-4 贵不少，属于中高端高频板材。
适用场景：5G 通信模块、射频功放板、高速数字电路、汽车毫米波雷达等。
第三类：泰康利（Taconic）板材。泰康利的高频板材也很受欢迎，它的特点是性价比高，介电常数和损耗角正切值都不错，而且加工工艺和 FR-4 板材兼容，不需要特殊的设备。缺点是在超高频段（比如 10GHz 以上），性能不如罗杰斯和 PTFE 板材。
适用场景：消费类电子产品的高频电路，比如智能手机的射频模块、无线充电器、蓝牙模块等。
第四类：改性 FR-4 板材。为了满足中高频段的需求，很多厂家对传统 FR-4 板材进行了改性，比如添加低损耗的填料，降低介电常数和损耗角正切值。优点是价格便宜，和传统 FR-4 板材的加工工艺完全兼容，缺点是性能比专门的高频板材差，只能用于频率不太高的场景（比如 1GHz 以下）。
适用场景：对成本敏感的中高频电子产品，比如智能家居的无线模块、低端路由器等。
问：选择高频 PCB 板材时，除了参数，还要考虑哪些因素？
答：核心参数是基础，但实际选择时，还要考虑加工工艺、成本、供货周期这三个关键因素。
首先是加工工艺。不同的高频板材，加工要求不一样。比如 PTFE 板材，因为刚性差、熔点高，钻孔时需要用金刚石钻头，而且钻孔速度要慢，否则容易出现孔壁粗糙、毛刺等问题；而罗杰斯板材的加工工艺和 FR-4 比较接近，普通的 PCB 加工厂就能生产。如果你的合作工厂没有加工特殊高频板材的能力，就算选了好板材，也做不出合格的 PCB。
其次是成本。高频板材的价格差距很大，PTFE 板材的价格是 FR-4 的十几倍甚至几十倍，罗杰斯板材的价格是 FR-4 的 3~5 倍。所以在选择板材时，要根据产品的定位和性能要求，在 “性能” 和 “成本” 之间找到平衡点。比如消费类电子产品，对成本敏感，就可以选择改性 FR-4 或泰康利板材；而军工、航天产品，对性能要求极高，就可以选择 PTFE 或罗杰斯板材。
最后是供货周期。一些高端高频板材，比如罗杰斯的某些型号，供货周期比较长，可能需要几周甚至几个月。如果你的产品研发周期比较紧，就要提前考虑供货周期的问题，避免因为板材缺货而耽误项目进度。
选择高频 PCB 板材，不能只看参数，还要结合加工工艺、成本和供货周期综合考虑。记住：适合自己产品的板材，才是最好的板材。
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