徐铭 张真汶 何佳乐
广东省梅州市质量计量监督检测所 广东梅州 514072
摘要：随着通讯和计算机技术的迅速发展，对印制板技术的研发提出了越来越高的要求，系统工作频率从MHz频段向GHz频段转移，其所追求的即是信息处理的高速化、存储容量的海量化以及系统能耗的绿色化。在这一发展方向下，作为海量信号载体的高频印制电路板应运而生，并承担着信息传输的艰巨任务。主要对PCB高频板的定义与特点、常见板材类型和复介电常数进行了简单的论述。
关键词：PCB高频板；板材类型；复介电常数
1.引言
伴随着信息化的高速发展，计算机、无线通信、数据网络等已经融入到了我们生活中的方方面面。电子设备高频化是发展趋势，尤其在无线网络、卫星通讯的发展过程中，信息产品走向高速与高频化，通信产品走向容量大速度快的无线传输，因此每一代新产品的诞生都离不开高频板。
2.PCB高频板
2.1PCB高频板的定义
高频板是指电磁频率较高的特种线路板，用于高频率（频率大于300MHz或者波长小于1米）与微波（频率大于3GHz或者波长小于0.1米）领域的PCB，是在微波基材覆铜板上利用普通刚性线路板制造方法的部分工序或者采用特殊处理方法而生产的电路板。一般来说，高频板可定义为频率在1GHz以上线路板。
2.2PCB高频板的特点
2.2.1效率高
介电常数小的高频电路板，损耗也会很小，而且先进的感应加热技术能够实现目标加热的需求，效率非常高。当然，注重效率的同时，也有环保的特性，十分适合当今社会的发展方向。
2.2.2速度快
由于传输速度与介电常数的平方根成反比，那么介电常数越小，传输速度就越快。这正是高频电路板的优点所在，它采用特殊材质，不仅保证了介电常数小的特性，还保持运行的稳定，对于信号传导来说非常重要。
2.2.3可调控度大
高频电路板广泛应用于各个行业。如对精密金属材质加热处理需求的高频电路板，在其领域的工艺中，不仅可实现不同深度部件的加热，而且还能针对局部的特点进行重点加热，无论是表面还是深层次、集中性还是分散性的加热方式，都能轻松完成。
2.2.4耐受性强
介电常数与介质对环境有一定的要求，尤其是南方，潮湿的天气会严重影响电路板使用。由吸水性极低的材料制作的高频电路板能够挑战这样的环境，同时还具备了抵抗化学物品腐蚀的优点，耐潮耐高温以及极大的剥离强度，让高频电路发挥着强大的性能。
3.板材材料
3.1以材质分类
以材质的不同，分为有机材质与无机材质。有机材质：如酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide（聚酰亚胺）、BT/Epoxy等。无机材质：如铝、Copper-invar（不胀钢）-copper、ceramic等，主要是由于其散热功能好。耐燃性板材有：FR-1、FR-2、FR-3（以上三种都是纸质基板）及FR-5（环氧树脂）、CEM-1纸质纤维（一般白色）为单层板、复合环氧树脂铜箔基板CEM-2至5。这种纸基板的特点是不防火，可进行冲孔加工、成本低、价格便宜、相对密度小。酚醛纸基板我们经常看见的有XPC、FR-1、FR-2、FR-3等。而94V0属于阻燃纸板，具有防火性能。
3.2以板的增强材料分类
按板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基（CEM系列）、积层多层板基和特殊材料基（陶瓷、金属芯基等）五大类。一般印制板用基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重点品种是覆铜板。它是用增强材料（Reinforeing Material），浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般的多层板用的半固化片，则是覆铜板在制作过程中的半成品（多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成）。
3.3以CCL的阻燃性能分类
按CCL的阻燃性能分类，可分为阻燃型（UL94V-0、UL94C-1级）和非阻燃型（UL94HB级）两类板。近年来，随着对环保问题的重视，在阻燃型CCL中又分出一种新型不含溴类物的CCL品种，可称为“绿色型阻燃CCL”。随着电子产品技术的高速发展，对CCL有更高的性能要求。因此，从CCL的性能分类，又分为一般性能CCL、低介电常数CCL、高耐热性的CCL（一般板的L在150℃以上）、低热膨胀系数的CCL（一般用于分封装基板上）等类型。
3.4常用的高速板材
1)罗杰斯Rogers：RO4003、RO3003、RO4350、RO5880等
2)台耀TUC：Tuc862、872SLK、883、933等
3)松下Panasonic：Megtron4、Megtron6等
4)Isola：FR408HR、IS620、IS680等
5)Nelco：N4000-13、N4000-13EPSI等
6)东莞生益、泰州旺灵、泰州微波等
4.高频参数
微波频段，波导波长已同传输线和元器件的尺寸相比拟，分布参数不能再忽略，印制电路板（PCB）也从单纯的承载电子元器件和实现电气互联的功能，向以信号传输为目的的角色转变，参与整个电路系统的工作。而描述PCB介质材料微波频段下电特性的最基本参数便是其复介电常数：
式中，r为相对介电常数，描述了介质材料储存静电能的本领（外场作用下的极化程度）， tanδ 为介质损失因数，表征了信号在介质材料传输中的损耗。导体电路上的传输损失中的介质损失主要是受到基板材料绝缘层的介电常数（r）、介质损失因数（tanδ）所影响。对传输损失的影响与r、tanδ的大小成正比，并与介质工作时的频率大小相关。在同一r或tanδ下，频率越高，其传输损失就越大，图1表示了上述关系。
随着频率增加，基板中的损耗不能再忽略不计，信号的传播损耗或衰减可以表示成：
式中：
——信号传播衰减，单位为dB/m；
——基板的介电常数；
tanδ——基板的介质损耗因数；
——频率。
可以看出，基板tanδ越小，信号传播的衰减越小。因此在高频电路基板材料的选择或者研究开发时，要求其具有较低的r和tanδ。另外还要综合考虑其他因素：如热性能、机械性能、吸水性等。
基板材料所用的树脂的r值和tanδ值的高低，主要受到树脂结构本身的极化程度大小。极化程度愈大，介电常数数值就愈高。为消除或降低树脂中的易极化的化学结构，来达到有效的降低基板材料r值和tanδ值的目的，这已经成为这类基板材料提高此项特性的重要途径。由此也看出，一种高速高频化基板材料的特性好坏，它所用的树脂种类，更具体的讲它所用树脂的分子组成结构，是相当关键与重要的。
复介电常数直接影响到信号的传输性能，尤其是对传输线的损耗起着决定性作用，材料电磁参数选择的不当将导致信号波形的严重失真。因此，设计单位希望能准确获知所选高频基材在其设备工作频段下的介电性能指标是否满足其设计要求，而对于PCB生产企业，一方面需要对入厂材料的介电性能进行性能评价，另一方面也要根据高频基材的性能指标制定工艺参数。
参考文献
[1]杨雁，李盛涛.高频印制电路基板研究进展. 绝缘材料，2007,40(6):30-35.
[2]杨盟辉.高频PCB基材介电常数与介电损耗的特性与改性进展.印制电路信息,2009.
[3]曹安照，田丽.介电常数、介质损耗角正切对PCB特性阻抗的影响.自动化与仪器仪表，2006,6:47-48
[4]祝大同.覆铜板用新型材料的发展(1).印制电路信息，2001,9(12):8-12
[5]孟季茹，梁国正，赵磊，等.高性能PCB基体树脂的研究进展.材料导报,2001(6):55-57
[6]杨邦朝，崔红玲，胡永达，等.高频印制电路基板材料.电子与封装，2001,1(2)