【技术】什么是高频高速PCB板？你必须要知道的高频高速PCB测试知识都在这里

时间： 2022-11-01 来源：鑫成尔电子官网

为“电子产品之母”的PCB板，是整个电子产品产业链中关键的基础性环节。而作为PCB的生产材料，更是基础中的基础，可以说是现代电子工业这座大厦的砂石。随着物联网技术，5G通信以及汽车电子等下游应用的快速发展，PCB行业发展迅速。从2019年到2024年，高速PCB市场有望以8%的年复合增长率快速增长。

中商情报网消息，2022年我国PCB行业市场容量预计达到381.5亿美元，年复合增长率大约为5%，但是主要以中低端的PCB为主，这说明高频高速PCB板及其材料市场在中国具有进一步的发展空间。

什么是高频高速PCB板？

一般来说，高频高速PCB板是指频率在1GHz以上印刷电路板，这个定义在业界可能不尽相同。其各项物理性能、精度、技术参数要求非常高，常用于通信系统、汽车ADAS系统、卫星通信系统、无线电系统等领域。

此外，一个设备除了射频系统，还有数字处理与接口部分。受消费者对更快的互联网连接、移动高清视频和物联网等多种需求的驱动，PCB板也必须支持高速数字数据传输的需求。IoT、5G以及大数据中心等商业应用不断刷新对数字通信系统速率的要求。据统计，高速数字系统的带宽在数据速率的驱动下几乎每三年增加一倍。

高频高速的PCB有哪些重要的参数？

高频高速PCB板与普通的PCB板的生产工艺基本相同，实现高频高速的关键点在于原材料的属性，即原材料的特性参数。高频高速PCB板的主要材料是高频高速覆铜板，其核心要求是要有低的介电常数（D_k）和低的介电损耗因子（D_f）。除了保证较低的D_k和D_f，D_k参数的一致性也是衡量PCB板质量好坏的重要因素之一。另外，还有一个重要的参数就是PCB板的阻抗特性以及其它的一些物理特性。

高频高速电路板基材介电常数（D_k）一定得小而稳定，一般来说是越小越好，信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比，高介电常数容易造成信号传输延误。高频高速电路板基板材料介质损耗（D_f）必须小，这主要影响到信号传送的品质，介质损耗越小使信号损耗也越小。

高频高速电路板的阻抗——其实是指电阻和对电抗的参数，阻抗控制是我们做高速设计最基本的原则，因为PCB线路要考虑接插安装电子元件，接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题，所以必然要求阻抗越低越好，一般各大板厂在PCB加工时都会保证一定程度内的阻抗误差。高频高速电路板基材吸水性要低，吸水性高就会在受潮时造成介电常数与介质损耗。

高频高速PCB板及材料的参数怎么测？

刚才我们提到，高频高速PCB板的生产工艺与普通的PCB的生产工艺基本相同，它的特性参数主要取决于PCB材料的特性参数。因此要生产出符合要求的PCB板，除了采用相应的工艺外，更重要的是一定要使用合适的PCB的合成材料。因此作为PCB的制造商，研发设计人员首先要对PCB的材料进行测试，确认特性参数；在制作样板之前，通过设计仿真软件对PCB板进行建模，对特性参数进行拟合，从而生成PCB的样板，然后对样板进行验证测试，并不断的迭代，达到要求后，才进行量产。在量产的过程中，根据需要采用抽检或全检的方式对PCB板进行测试。

高频高速PCB制作过程中的测试环节

作为PCB材料的提供商，需要了解自己的材料的特性，制作所提供材料的特性参数规范给客户，以确认是否能满足客户PCB特性的要求。因此自身需要对原材料进行测试，这些材料包括各种波纤布材料和各种树脂材料或合成后的覆铜板等。

高频高速PCB材料的D_k/D_f测试

为了满足不同应用的信号完整性的要求，除了需要对材料本身的介电常数Ｄ_k和介电损耗Ｄ_f进行分析，以实现有效PCB板设计外，还需要对PCB进行S参数和TDR阻抗等测试，这里涉及到很多的技术细节，如仪器校准，夹具提取去嵌（AFR）和传输线仿真测试等。

鑫成尔电子作为PCB及材料测试的领先厂商，与合作伙伴一起，已经为中国的PCB原材料供应商、层压材料供应商、制造商和系统制造商提供了基于矢量网络分析仪、材料测试软件及相应的测试夹具组成的各种方案，包括传输线仿真、阻抗测量、Delta-L损耗测试以及D_k/D_f 参数提取（D_k=介电常数和D_f=损耗因子）应一些客户的要求，一些新的测试方案和工具也正在开发之中。

以上这些测试方案，极大促进了我国PCB产业的上下游厂商在PCB及其材料的研发和生产，增加了他们的市场份额，提高他们的技术水平，从而加速了产品的进口替代。

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