你必須要知道的高頻高速PCB測試知識

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引子：

作為“電子產品之母”的PCB板，是整個電子產品產業鏈中關鍵的基礎性環節。而作為PCB的生產材料，更是基礎中的基礎，可以說是現代電子工業這座大廈的砂石。隨著物聯網技術，5G通信以及汽車電子等下游應用的快速發展，PCB行業發展迅速。據咨詢公司ResearchAndMarkets 2020年12月份預測，從2019年到2024年，全球高速PCB市場有望以8%的年復合增長率快速增長。

中商情報網消息，2022年我國PCB行業市場容量預計達到381.5億美元，年復合增長率大約為5%，但是主要以中低端的PCB為主，這說明高頻高速PCB板及其材料市場在中國具有進一步的發展空間。

什么是高頻高速PCB板？

一般來說，高頻高速PCB板是指頻率在1GHz以上印刷電路板，這個定義在業界可能不盡相同。其各項物理性能、精度、技術參數要求非常高，常用于通信系統、汽車ADAS系統、衛星通信系統、無線電系統等領域。

此外，一個設備除了射頻系統，還有數字處理與接口部分。受消費者對更快的互聯網連接、移動高清視頻和物聯網等多種需求的驅動，PCB板也必須支持高速數字數據傳輸的需求。IoT，5G以及大數據中心等商業應用以及越來越多的個人應用不斷刷新對數字通信系統速率的要求。據統計，高速數字系統的帶寬在數據速率的驅動下幾乎每三年增加一倍，如下表。

PCIe帶寬與頻率

高頻高速的PCB有哪些重要的參數？

高頻高速PCB板與普通的PCB板的生產工藝基本相同，實現高頻高速的關鍵點在于原材料的屬性，即原材料的特性參數。高頻高速PCB板的主要材料是高頻高速覆銅板，其核心要求是要有低的介電常數(Dk)和低的介電損耗因子(Df)。除了保證較低的Dk和Df，Dk參數的一致性也是衡量PCB板質量好壞的重要因素之一。另外，還有一個重要的參數就是PCB板的阻抗特性以及其它的一些物理特性。

高頻高速電路板基材介電常數（Dk）一定得小而穩定，一般來說是越小越好，信號的傳送速率與材料介電常數的平方根成反比，高介電常數容易造成信號傳輸延誤。

高頻高速電路板基板材料介質損耗（Df）必須小，這主要影響到信號傳送的品質，介質損耗越小使信號損耗也越小。

高頻高速電路板的阻抗——其實是指電阻和對電抗的參數，阻抗控制是我們做高速設計最基本的原則，因為PCB線路要考慮接插安裝電子元件，接插后考慮導電性能和信號傳輸性能等問題，所以必然要求阻抗越低越好，一般各大板廠在PCB加工時都會保證一定程度內的阻抗誤差。

高頻高速電路板基材吸水性要低，吸水性高就會在受潮時造成介電常數與介質損耗。

高頻高速PCB及材料的參數怎么測？

剛才我們提到，高頻高速PCB的生產工藝與普通的PCB的生產工藝基本相同，它的特性參數主要取決于PCB材料的特性參數。因此要生產出符合要求的PCB板，除了采用相應的工藝外，更重要的是一定要使用合適的PCB的合成材料。因此作為PCB的制造商，研發設計人員首先要對PCB的材料進行測試，確認特性參數；在制作樣板之前，通過設計仿真軟件對PCB板進行建模，對特性參數進行擬合，從而生成PCB的樣板，然后對樣板進行驗證測試，并不斷的迭代，達到要求后，才進行量產。在量產的過程中，根據需要采用抽檢或全檢的方式對PCB板進行測試。

PCB制作過程中的測試環節

作為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參數規范給客戶，以確認是否能滿足客戶PCB特性的要求。因此自身需要對原材料進行測試，這些材料包括各種波纖布材料和各種樹脂材料或合成后的覆銅板等。

PCB材料的Dk/Df測試

為了滿足不同應用的信號完整性的要求，除了需要對材料本身的介電常數Ｄk和介電損耗Ｄf進行分析，以實現有效PCB板設計外，還需要對PCB進行S參數和TDR阻抗等測試，這里涉及到很多的技術細節，如儀器校準，夾具提取去嵌（AFR）和傳輸線仿真測試等。請關注文章后面的推薦閱讀和觀看內容。

是德科技(Keysight)作為PCB及材料測試的領先廠商，與我們的合作伙伴一起，已經為中國的PCB原材料供應商、層壓材料供應商、制造商和系統制造商提供了基于矢量網絡分析儀，材料測試軟件及相應的測試夾具組成的各種方案，包括傳輸線仿真、阻抗測量、Delta-L 損耗測試以及 Dk/Df 參數提取（Dk = 介電常數和 Df = 損耗因子），如下圖所示，應一些客戶的要求，一些新的測試方案和工具也正在開發之中。

以上這些測試方案，極大促進了我國PCB產業的上下游廠商在PCB及其材料的研發和生產，增加了他們的市場份額，提高他們的技術水平，從而加速了產品的進口替代。(更多精彩關注儀商網www.861718.com)