在 5G 基站、毫米波雷达、AI 服务器、高速交换机与光模块等高速互连场景快速发展的背景下，PCB 的材料与加工工艺已成为影响系统性能的关键环节。
许多研发工程师都曾遇到过以下问题：

• 仿真表现很好，但实物测试插损却明显偏高
• 小批量正常，换批次后阻抗偏差失控
• 材料同型号不同厚度参数不一致
• 高频高速板加工后翘曲、分层、孔壁质量不稳定

这些问题大多不是布线错误，而是来自 材料选型不当、叠层结构设计不合理或工艺能力不匹配。

为了帮助工程团队降低试错成本，本文将从材料、叠层、阻抗、加工四个维度进行完整解析。

本文参考了 深圳市充裕科技有限公司 多年高频高速 PCB 制造经验和工程案例。

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一、为什么高频高速 PCB 难？核心挑战来自 4 个方面

1. 插损（Loss）控制要求越来越苛刻

高速链路中常见的损耗类型包括：

• 介质损耗（Df）
• 导体损耗（铜粗糙度）
• 辐射损耗（布局不合理）
• 吸收损耗（材料结构）

随着数据速率从 10Gbps → 25Gbps → 56Gbps → 112Gbps 逐级提升，
任何一项损耗异常都会让系统 BER & Eye Diagram 直接崩盘。

2. 阻抗偏差容忍度极低

高速链路对应的典型容差为：

• 50Ω 单端：±10%（普通） → ±5%（高速） → ±3%（超高速）
• 100Ω 差分：±10% → ±8% → ±5%

材料 Dk 不稳定、叠层误差、铜厚偏差都会直接导致阻抗超差。

3. 高频材料与普通 FR-4 不同，加工难度高

如 Rogers / Isola / Taconic 通常具有：

• 更低的树脂含量
• 更高的玻纤含量
• 不同的吸水率
• 特殊的铜箔处理工艺

导致钻孔、压合、成型、表面处理等都需要专门参数，否则容易出现孔壁粗糙、分层、翘曲等问题。

4. 材料批次差异会导致量产不稳定

尤其是 Dk、Df、铜箔粗糙度等参数，往往存在供应链差异，若选型不当，量产一致性无法保障。

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二、如何正确选择高频高速材料？（Rogers / Isola / Taconic）

材料是整个 PCB 性能的“地基”。
下面从 4 个关键参数解读选材方式。

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1. 介电常数 Dk：影响阻抗 & 信号速度

• 高频设计通常选 Dk 低且稳定的材料，例如：

  • Rogers RO4350B：Dk = 3.48
  • Rogers RO4003C：Dk = 3.38
  • Rogers RO3003：Dk = 3.00
  • Isola I-Tera MT40：Dk = 3.45

• 若 Dk 随频率变化大，阻抗难以控制。

如何选？

• 高频天线 → Dk 稳定性优先
• 112G PAM4/光模块 → 低 Dk + 低损耗
• Millimeter-wave 毫米波 → 极低 Dk 材料（如 RO3003）

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2. 介电损耗 Df：决定插损表现

高速链路中，损耗往往比阻抗更致命。
常见 Df 对比（10GHz）：

材料	Df
FR-4	0.015 – 0.020
RO4350B	0.0037
RO4003C	0.0027
RO3003	0.0010
Isola I-Tera MT40	0.0031

如果你是 25G→56G→112G 设计，Df 就是生死线。

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3. 铜箔粗糙度（RA / VLP / HVLP）

粗糙铜会导致：

• 更高导体损耗
• 高速链路插损变差

选材时应优先选择 VLP / HVLP。

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4. 材料稳定性（温度、湿度、压合）

Rogers / Taconic 的 PTFE 系列虽然低损耗，但加工难度高，需评估工厂加工能力。

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三、如何设计高频高速叠层？（避免阻抗偏差的核心）

1. 尽量让信号走在上下铜厚稳定的介质层

避免跨层，减少阻抗变化。

2. 每一层的介质厚度必须真实可加工

例如：

• 0.1mm 实际加工 ±10um
• 高频板材料厚度不同批次差异也需考虑

3. 差分对必须使用对称叠层

否则会出现：

• 时延不一致
• 模式转换（Mode Conversion）
• NEXT/FEXT 增加

4. 高频板必须先与 PCB 厂确认可行叠层

例如 RO4350B + FR-4 混压 → 要检查 树脂兼容性、压合温度、翘曲风险。

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四、阻抗控制如何做到 ±5%？（加工与仿真同步才能稳定量产）

1. 材料参数必须使用真实值

常见错误是直接用 Datasheet 参数。
但真实加工材料 Dk/Df 与 Datasheet 可能差：

• RO4350B：实际 3.44–3.50
• RO4003C：实际 3.34–3.40
• I-Tera MT40：可能有批差

正确做法是：

• 让 PCB 厂按你目标叠层进行阻抗建模
• 加工前做 阻抗 Coupon 测试

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2. 铜厚不一致 = 阻抗直接跑偏

例如指定 1oz，但实际成品厚度 1.2oz → 阻抗直接偏低。

一定要确认：

• Base Copper
• Plating Copper
• Final Copper Thickness

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3. 高频线必须尽量直、短、等长

避免锐角、弯折、跨层与不必要过孔。

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4. 量产稳定性靠的是工厂的经验与工艺

包括：

• 钻孔参数
• 退胶
• 贴合压力曲线
• 表面粗糙度控制
• 固化温度

这些都会影响最终阻抗。

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五、高频高速 PCB 加工容易出现的 6 大问题

1. 钻孔毛刺 / 孔壁粗糙

PTFE 材料易出现此问题。

2. 压合气泡 / 分层

材料树脂类型不同，易导致兼容性问题。

3. 铜面粗糙度不一致，影响插损

尤其是不同批次板材。

4. 板厚偏差导致阻抗不准

5. 混压不当导致翘曲严重

6. 激光盲孔烧焦 / 形变

以上问题必须依赖具有高频材料加工经验的厂家才能规避。

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六、如何确保量产稳定性？

1. 选择“稳定供应 + 加工经验丰富”的材料与工厂

否则小批 OK，大批量就翻车。

2. 所有新项目在试产前必须做：

• 材料确认（Real Dk/Df）
• 工艺参数确认
• Coupon 阻抗测试
• 小批量验证

3. 叠层与阻抗必须由同一方建模

4. 大批量必须提前锁定同一材料批次

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七、结语：高频高速 PCB 的核心不是“贵材料”，而是“正确选材 + 可靠加工”

高频高速 PCB 的难点集中在三件事：

① 材料要选对
② 叠层要设计准
③ 加工要足够专业

无论你是做 5G、毫米波、AI 服务器还是光模块设计，
只要把这三件事做好，插损、阻抗、量产一致性都能稳定可控。

如需叠层建议、打样服务，可进一步了解 深圳市充裕科技有限公司 高频高速 PCB 定制服务

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《PCB材料选型深度篇：高频、高速、耐热、加工性怎么平衡？》