关于何时可以从FR-4材料转换为性能更好的材料，这个问题往往不像人们原先想的那么简单。而且，当这个变化成为必然时，可能会出现各种各样意想不到又必须解决的问题。其中一些问题可能与电路设计有关，而另一些与PCB的制造工艺有关。
通常，人们会因为电路的损耗性能而需要将FR- 4更换为高频材料。同一种专用电路，从一种应用换到另一种应用，可接受的插接损耗总量的差异可能会很大。这种材料的损耗按照损耗因数（Df）来分类，同时，把高频材料分为低损耗、中等损耗和高损耗材料有相当的主观性。我的经验是根据损耗因数来分类，损耗因数为0.015或更大的材料是高损耗材料，这对许多FR-4材料来说是相当常见的。有些高性能FR-4材料的电路性能损耗更佳，而这其中部分材料的损耗因数值是0.010，我认为这些材料应属于中等损耗材料。低损耗材料的损耗因数通常是0.004或更小，超低损耗材料的损耗因数是0.002甚至更低。在低损耗和中等损耗材料之间有一个灰色区域，在这个灰色区域中，损耗因数的范围从0.004到0.010。
除了损耗方面存在区别，在切换到高频材料时，可能需要对设计进行相当大的改动，其主要原因是FR-4材料的介电常数（Dk）在4.2~4.5之间，而许多高频层压板的介电常数都相当低。介电常数的变化会引起阻抗出现差异，因此，通常都需要更改导体走线的设计。此外，高频层压板的基板厚度可能与FR-4材料的不同，而且由于基板的厚度不同，可能需要变更设计才能保证需要的阻抗和其他的关键电气特性。
另一个问题与PCB制造加工有关。一些高频材料采用PTFE材料，与FR-4材料相比，这类材料使用完全不同的加工参数。
还有其他因素推动技术从现有FR-4的基础上继续向前发展。考虑到高频产品的要求，大部分高频材料介电常数的公差以及基板厚度控制都要比FR-4更严格。这些特性对制作符合严格阻抗规格要求的受控阻抗电路板来说，可能是非常有用的。此外，按此要求制作的高频材料通常都具有非常低的吸湿性，对于某些应用领域，这个特性可能会比低损耗因数的材料性能更重要。最后，通常这类高频材料介电常数Dk的热变化率（TCDk）很低，可以根据这个特性测量在温度变化时介电常数的变化有多大。对某些应用领域而言，TCDk可能比损耗更重要，这正是使用高频层压板的另一个原因。
所幸的是，不断有新的PCB材料出现，其中有些成为填补FR-4 和高频材料之间差距的桥梁。例如，Rogers Kappa 438不仅拥有诸多FR-4 相似的属性，又具有高频材料相关的特性。这种材料的损耗因数为0.005，虽然没有低到和真正的低损耗材料一样的程度，但是，与中等损耗材料或高损耗的FR- 4材料相比，它在电气损耗方面有明显的改善。
电气损耗的好处也很重要。不过，Kappa 438具备与许多常用FR- 4材料相同的介电常数。这种材料的介电常数是4.38，这表示当我们打算用它来取代FR- 4时，在电路设计上并不需要作重大修改。此外，其介电常数的公差比大多数FR-4材料要小很多，仅为±0.05。它的吸湿率低，热系数介电常数低，而且CTE处在可以把它用在层数很多的PCB结构里，并且可以使用与FR- 4相同的工艺。
当然，当您要替换覆铜板材料时， PCB制造商需要针对每一种特定应用中所用材料，对其工艺进行优化。所幸的是，如果你必须从FR- 4过渡到高频的低损耗材料，有众多材料可供技术专家选择。
John Coonrod是Rogers公司的技术市场推广经理。
