从根本上讲，由于PTFE具有明显更低的介电常数和损耗角正切，它是高频应用的卓越电气性能材料。相比之下，标准FR4材料虽然在高频下信号损耗较高，但为绝大多数主流电子产品提供了出色且高性价比的绝缘和耐压能力。
在FR4和PTFE之间的核心决定不是寻找“更好”的材料，而是将材料的性能与应用的频率和预算相匹配。FR4之所以是默认选择是有原因的——它对大多数应用来说都足够好——而PTFE是满足高性能需求的专业工具。
关键电气指标：Dk和Df
FR4和PTFE之间的主要电气差异由两个关键参数定义：介电常数（Dk）和损耗角正切（Df）。这些特性直接影响信号完整性，尤其是在频率增加时。
介电常数（Dk）：速度和完整性因素
材料的介电常数（Dk）衡量其储存电能的能力。对于高速信号完整性而言，较低的Dk几乎总是更好。
PTFE的Dk值约为2.1，非常接近真空，并且在很宽的频率范围内高度稳定。
FR4的Dk要高得多，通常在4.3到4.8之间。这个较高的值会减慢信号传播速度，并增加走线之间不必要的电容耦合。
损耗角正切（Df）：信号损耗因素
损耗角正切（Df），或称损耗正切，量化了PCB材料本身将多少信号能量吸收并转化为热量。
PTFE表现出极低的Df，最大限度地减少了信号衰减。这对于在板上传输的高频信号保持强度至关重要。
FR4的Df明显较高，约为0.02。这种损耗水平通常可接受用于数字逻辑和低频模拟信号，但在射频（RF）和微波电路中会成为信号退化的主要来源。
在应用压力下的性能
虽然Dk和Df对信号完整性至关重要，但其他特性决定了材料在通用和高功率使用中的适用性。
绝缘和耐压能力
FR4是一种出色的绝缘体。它具有非常高的绝缘电阻，可防止层与层、走线之间的电流泄漏。
此外，FR4具有很高的介电击穿电压，为10-20 kV/mm，使其成为涉及高电压的应用中稳健可靠的选择，在这些应用中，信号频率不是主要考虑因素。
在操作环境中的稳定性
PTFE在恶劣环境下的性能更优越。其特性在宽温度范围内保持稳定，并且对湿气吸收和化学暴露具有很高的抵抗力。
FR4虽然坚固，但其电气特性可能会随着温度和湿度的显著变化而发生漂移，这对高度敏感的电路来说可能是一个问题。
理解实际的权衡
选择特定PCB材料的决定绝不是仅基于电气性能。成本和可制造性通常是决定性因素。
成本：主要的考虑因素
成本差异非常显著。一块基于PTFE的PCB可能比一块由FR4制成的等效板贵3到5倍。
这种溢价是由于原材料PTFE成本较高，以及制造它所需专业化的制造工艺。
可制造性和机械性能
FR4是一种由玻璃纤维增强的坚固材料。它易于使用标准化、高成本效益的技术进行钻孔、铣削和加工。
PTFE是一种更软的材料，使其更难进行精确加工。这增加了制造过程的复杂性和成本。
为您的设计做出正确的选择
选择正确的材料需要将您的主要设计目标与材料的优势相结合。
- 如果您的主要关注点是成本敏感的数字逻辑或低频模拟（低于~1 GHz）： FR4是明确和合乎逻辑的选择，以其价格提供了出色的性能。
- 如果您的主要关注点是高频射频、微波或超高速数字电路： PTFE是保持所需信号完整性和最小化损耗所必需的。
- 如果您的主要关注点是高压绝缘和机械强度： FR4以专业材料一小部分的成本提供了卓越的性能和耐用性。
归根结底，选择正确的PCB材料是为工作使用正确的工具，以满足您的性能目标，而不会过度设计您的解决方案。
摘要表：
| 属性 | FR4 | PTFE |
|---|---|---|
| 介电常数 (Dk) | 4.3 - 4.8 | ~2.1 |
| 损耗角正切 (Df) | ~0.02 | 极低 |
| 最适合 | 高性价比数字/模拟（<1 GHz），高压绝缘 | 高频射频/微波，高速数字 |
| 相对成本 | 低 | 高3到5倍 |
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