剖析PCB基础材料对网卡适配器产品的影响

　　由于近年来以太网网路的传输速率迅速提升，随着百兆、千兆、万兆、到25G甚至更高的100G、200G传输速率的不断提速，同时也对网络适配器的的材料要求越来越高，特别是对PCB的要求。

　　PCB材料认识：

       ■ PCB行业原材料主要包含玻璃纤维纱，铜箔，覆铜板，环氧树脂，油墨，木浆等，其中覆铜板由铜箔，环氧树脂，玻璃纤维纱等原材料加工制成。PCB营业成本中原材料成本占比较大，约60-70%。

　　PCB一般由叠层组成，这些叠层材料会是纤维增强型环氧树脂(FR4)、聚酰亚胺或罗杰斯材料或其它层压材料制造。不同叠层之间的绝缘材料被称为半固化片。

在网卡适配器等要求具有极高可靠性的设备上使用时，PCB设计工程师就面临着是使用FR4或更先进同时也更昂贵材料的选择时，这将成为一个难题。

　　如果网卡适配器对PCB要求高速、高频材料，高温环境，那么FR4可能就不是优先选择了。FR4的介电常数（Dk）是4.5，更先进的Rogers 4003系列材料的介电常数是3.55，而兄弟系列Rogers 4350的介电常数是3.66。

　　一个叠层的介电常数指的是叠层附近一对导体之间的电容或能量与真空中这对导体之间电容或能量的比值。在高频时，最好是有很小的损耗。因此，介电系数为3. 66的Roger 4350比介电常数是4.5的FR4更适合更高频率的应用。

　　一般情况下，网卡设备用的PCB层数从4层到12层。层的构建原则是，应能提供足够的地层，并将信号层夹在中间。这样，串扰中的纹波效应就能保持最小，并能显著减少电磁干扰（EMI）。

　　与Rogers材料相比，FR4具有较高的耗散因数（Df），特别是在高频信号的时候。对于更高性能的FR4叠层来说，Df值在0.002左右，比普通FR4要好一个数量级。不过Rogers的叠层只有0.001或更小。两者相比，当将FR4材料用于高频应用时，就会在插损方面产生明显的差异。插损被定义为在使用FR4、Rogers或其它材料时信号从A点传输到B点的功率损失。

　　采用Rogers特高频材料做的叠层的介电常数公差一般保持在±2%，有些产品甚至可以达到±1%，相比之下FR4叠层的介电常数公差高达10%。因此，比较这两种材料可以发现Rogers的插损特别低。与传统的FR4材料相比，Rogers叠层的传输损耗和插损要低一半。

　　 在大多数情况下，成本占据首位。然而，Rogers能以可接受的价位提供相对低损耗的高频叠层性能。对商业应用来说，Rogers可以和基于环氧树脂的FR4一起做成混合PCB（如我司的NV710-2S双口的25G以太网网卡），其中一些层采用Rogers材料，其它层采用FR4。
 

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　　在选择Rogers叠层时，频率是首要考虑因素。当频率超过500MHz时，PCB设计工程师倾向于选择Rogers材料，特别是对射频/微波电路来说。因为当PCB上的走线受到严格的阻抗控制时，这些材料可以提供更可靠的性能。 

　　与FR4材料相比，Rogers材料还能提供更低的介电损耗，其介电常数在很宽的频率范围内都能保持稳定。另外，Rogers材料可以提供高频工作要求的理想低插损性能。 

　　Rogers 4000系列材料的热膨胀系数（CTE）具有优异的尺寸稳定性。这意味着与FR4相比，当PCB经历冷、热和非常热的回流焊循环时，电路板的热胀冷缩可以在更高频率和更高温度循环下保持在一个稳定的限值。

　　在混合叠层情形下，可以轻松地使用通用制造工艺技术将Rogers和高性能FR4混合在一起使用，因此也相对容易实现高的制造良率，Rogers叠层不需要专门的过孔准备工序。 

　　普通FR4无法实现非常可靠的电气性能，但高性能FR4材料确实有良好的可靠特性，比如更高的Tg，仍然相对较低的成本，并能用于种类广泛的应用，从简单的音频设计到复杂的微波应用。

　　基于以上描述，以后随时网络适配器通信速率的不断提升，那么高性能网络适配器对PCB的要求会有更高：

　　1. 高耐热性或高Tg温度;

　　2. 低介电常数；

　　3.  耐CAF；

　　4.  高尺寸稳定性或低CTE特性；

　　5.  无气泡；

　　6. 附树脂铜箔。