在高频高速电路设计中,工程师往往将注意力集中在芯片选型、布线布局等方面,却容易忽略 PCB 板材的重要性。事实上,普通板材在高频高速场景下的性能短板,已成为影响电路性能的 “隐形杀手”。而高 TG 板材,作为针对高频高速电路优化的材料,能有效解决这些问题。本文将科普普通板材在高频高速电路中的三大短板,并详细介绍高 TG 板材的解决方案。

普通板材在高频高速电路中的第一个短板是高温下的尺寸稳定性差。高频高速电路工作时,信号传输产生的介电损耗和导体损耗会转化为热量,导致 PCB 温度升高。普通 FR-4 板材的 TG 值较低,当温度接近或超过 TG 值时,板材会软化,出现翘曲、变形等问题。这不仅会影响元器件的焊接可靠性,还会改变线路的阻抗,导致信号反射、失真,严重影响信号完整性。
第二个短板是介电性能随频率变化大。高频高速电路的信号传输频率高,普通板材的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)会随频率升高而显著增加。介电常数增大,会导致信号传输速度变慢;介电损耗增大,会导致信号衰减加剧。这对于对信号延迟和损耗敏感的高频高速电路来说,是致命的缺陷。
第三个短板是层间结合力不足。高频高速电路通常采用多层 PCB 结构,普通板材在高温环境下,层间的树脂会软化,导致层间结合力下降,容易出现分层现象。分层不仅会影响机械强度,还会导致电气性能下降,甚至引发短路故障。
针对这些短板,高 TG 板材给出了完美的解决方案。首先,高 TG 值带来卓越的高温稳定性。高 TG 板材的 TG 值≥150℃,部分产品甚至可达 200℃以上。在高频高速电路产生的高温环境下,高 TG 板材能保持刚性结构,不会软化变形,有效保障了 PCB 的尺寸稳定性和元器件的焊接可靠性。同时,稳定的结构也能保持线路阻抗的一致性,减少信号反射和失真。
其次,优化的基材配方带来稳定的介电性能。高 TG 板材通常采用改性环氧树脂、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)等高性能树脂作为基材,并添加特殊填料。这些材料的介电常数和介电损耗更低,且随频率和温度的变化极小。在高频高速场景下,能有效降低信号传输损耗,减少信号延迟,保障信号完整性。例如,高 TG 板材的介电损耗通常在 0.008 以下,而普通 FR-4 板材的介电损耗在 0.015 以上,差距十分明显。
最后,致密的分子结构提升层间结合力。高 TG 板材的固化工艺更先进,树脂的交联度更高,分子结构更致密。这使得高 TG 板材的层间结合力更强,在高温、高湿等恶劣环境下,不易出现分层现象。同时,致密的分子结构还能提升板材的抗腐蚀性和耐磨性,延长 PCB 的使用寿命。
普通板材在高频高速电路中存在诸多性能短板,而高 TG 板材通过提升玻璃化转变温度、优化介电性能和增强层间结合力,有效解决了这些问题。在高频高速电路设计中,选择高 TG 板材是提升电路性能和可靠性的关键。