关键词：
高速板材，Dk，Df, 表面粗糙度，玻纤效应
引言：
当信号达到一定速率以上，在PCB上尤其是背板上需要走比较长的路径时，如果使用普通的板材可能已经满足不了要求，这个时候就必须要用低损耗的板材，我们又叫高速板材。
1、基本概念：
1.1、PCB铜箔的厚度：是以OZ为单位，1OZ意思是重量1OZ的铜均匀平铺在1平方英尺（FT2）的面积上所达到的厚度，1OZ=35um=0.035mm。一般PCB铜厚有三个尺寸，0.5OZ（内层）、1OZ（表层）和2OZ，主要用在消费类和通讯类产品上，3OZ属于厚铜，少见，主要用于大电流、高压的电源产品上。
1.2、基本层叠结构：
1.2、Prepreg（pp）：半固化板，由玻纤布（Glass fabric）、树脂（Resin）、硬化剂（Dicyandiamide）、速化剂（Accelerator）、溶剂（Solvent）、填充剂（Additive）组成。主要作用：绝缘，粘合
1.3、覆铜板（core）：
常见的覆铜板包括中间的（绿色）：玻纤，树脂
两边的（黄色的）：铜箔
2、板材分类：
2.1、总体分类：FR4占百分之九十五。
2.2、FR4按损耗级别分类：
普通损耗板材、中损耗板材middle loss、低损耗板材low LOSS、超低损耗板材等；
2.3、常用板材（middle loss：TU862HF）：
3、PCB需关注的材料参数：
3.1、电气性能Dk & Df
Dk即介电常数。Df又称损耗因子、阻尼因子或内耗(internal dissipation)或损耗角正切(loss tangent)，是材料在交变力场作用下应变与应力周期相位差角的正切，也等于该材料的损耗模量与储能模量之比。通常损耗与Dk&Df关系密切，如下为损耗的近似计算公式：
A=2.3*F*Dk*Df
其中A为单位inch的损耗（dB/inch），F为频率（GHz）,Dk为相对介电常数，Df为损耗因子；
Dk越小传播时延也越小（传播速度快，需要的时间就小），同时Dk的变化率越小阻抗也越稳定，有利于阻抗的控制（公式2）。而从损耗公式（公式3）我们也可以知道Dk/Df越小（稳定），损耗也越小（稳定），稳定的材料参数可以在工程应用上更好的控制产品的性能。
3.2、热性能参数：
主要是Tg值，Td值，CTE以及T288/T260/T300等，下面我们分别介绍这些参数。
Tg值是GlassTransition Temperature的简称, 即玻璃态转化温度, 是玻璃态物质在玻璃态和高弹态（通常说的软化）之间相互转化的温度，在PCB行业中，此玻璃态物质一般是指由树脂或树脂与玻纤布组成的介质层。常用普通Tg板材的Tg要求大于135℃，中Tg要求大于150℃，高Tg要求大于170℃，Tg值越高，通常其耐热能力及尺寸稳定性越好。
Td值即Thermal Decomposition temperature的简称，又叫热分解温度，是指基材树脂受热失重5%时的温度，为印制板的基材受热引起分层和性能下降的标志。
CTE即Coefficient of Thermal Expansion的简称，又叫热膨胀系数，通常衡量PCB板材性能的是线性膨胀系数，定义为：单位温度改变下长度的增加量与原长度的比值，如Z-CTE，最终影响的是板厚的变化尺寸。CTE值越低，尺寸稳定性越好，反之越差。
T288 是反映印制板基材耐焊接条件的一项技术指标，指印制板的基材在288℃条件下经受焊接高温而不产生起泡、分层等分解现象的最长时间，该时间越长对焊接越有利。
T260/T300也是同样的意思，只是温度指标不一样，在此不再解释。
3.3、物理（机械）性能相关的参数：基本就是吸水率、剥离强度、抗弯强度以及可燃性，除此之外还有耐CAF性能:
离子迁移（Conductive Anodic Filament 简称CAF），最先是由贝尔实验室的研究人员于1955年发现的，它是指金属离子在电场的作用下在非金属介质中发生的电迁移化学反应，从而在电路的阳极、阴极间形成一个导电通道而导致电路短路。随着电子工业的飞速发展，电子产品轻、薄、短、小化，PCB的孔间距和线间距就会变的越来越小，线路也越来越细密，这样一来PCB的耐离子迁移性能就变得越来越重视。离子迁移对电子产品的危害
1）电子产品信号变差，性能下降，可靠性下降。
2）电子产品使用寿命缩短。
3）能耗提高。
4）绝缘破坏，可能出现短路而发生火灾安全问题。
4、玻纤布：玻纤效应
不同的玻纤对应的编织粗细不一样，开窗和交织的厚度也不一样，如果信号分别布在开窗上和玻纤上所表现的特性(阻抗、时延、损耗)也不一样（开窗和玻纤Dk/Df特性不一样导致的），这就是玻纤效应。玻纤效应的影响主要表现在如下几种方式。
a、玻纤效应对阻抗的影响：因为开窗比较大，阻抗曲线跳变比较大，阻抗不匹配比较严重。而采用开窗小的玻纤布的阻抗曲线比较平整，阻抗比较均匀。
b、玻纤效应对差分信号时延的影响：差分信号上的一根在玻纤上，另一根在开窗上，时延不一致造成了不同时到达，最终影响了差分信号和共模信号的正常接收。
避免玻纤效应：常用的方法是采用一定角度走线或者在制板的时候让厂家旋转一定的角度(板材的利用率会有一定的下降)；或者直接采用开窗比较小的开纤布或者平织布，此外用2层PP也可以适当的避免玻纤效应。
5、铜箔粗糙度：
铜箔粗糙度(铜牙)使线路的宽度、线间距不均匀，从而影响阻抗的不可控，最后导致一系列的高速信号完整性问题，而低表面粗糙度的铜箔就不会导致类似问题。如下图16是对同样的材料不同的铜箔进行的仿真比较。在5GHz以下铜箔的影响不是太明显，但在5GHz以上铜箔的影响开始越来越大，所以我们在高速信号(尤其>10G)的设计和仿真中需要注意铜箔的影响。
