PCB 的电气性能是电子设备稳定运行的核心基础，直接影响信号传输效率、供电稳定性及抗干扰能力。优化电气性能需贯穿设计全流程，从基材与导体材料选型，到布局布线规则制定，再到寄生参数控制，形成系统化解决方案，确保 PCB 在不同工况下均能满足电气指标要求。

基材选择是电气性能优化的起点，核心关注介电常数（Dk）、介电损耗（Df）、绝缘电阻与击穿电压四大指标。对于高频高速 PCB（如 5G 基站、服务器主板），需优先选用低 Dk、低 Df 的基材，减少信号传输延迟与衰减 —— 例如聚苯醚（PPO）基材（Dk≈2.4-2.8@1GHz，Df≈0.002-0.004@1GHz），相比传统 FR-4 基材（Dk≈4.2@1GHz，Df≈0.02@1GHz），可将信号衰减降低 30% 以上。而在高压应用场景（如工业电源 PCB），则需重点关注基材的击穿电压（要求≥20kV/mm）与绝缘电阻（≥10^14Ω・cm），通常选择玻璃纤维含量高的 FR-4 基材或聚酰亚胺基材，避免高压下的绝缘击穿风险。此外，基材的热膨胀系数（CTE）需与铜箔匹配（基材 Z 轴 CTE 控制在 50ppm/℃以下），减少温度变化导致的导体断裂，间接保障电气连接稳定性。

导体材料与结构设计同样关键，铜箔的纯度、厚度及表面处理直接影响电流承载能力与信号传输质量。高纯度铜箔（纯度≥99.99%）可降低导体电阻，例如 1oz（35μm）高纯度铜箔的电阻率约为 1.72×10^-8Ω・m，比普通铜箔低 5%-8%，适合大电流 PCB（如动力电池管理系统）。铜箔厚度需根据电流大小匹配：一般信号线路选用 0.5-1oz 铜箔，大电流线路（如电源输入回路）需选用 2-4oz 铜箔，同时通过加宽导线（如电流 10A 时导线宽度≥3mm）进一步降低铜损。表面处理方面，高频信号线路优先采用化学镀镍金（ENIG），其表面平整度高（粗糙度≤0.1μm），可减少信号反射；而普通电源线路可采用热风整平（HASL），平衡成本与导电性。

布局布线是电气性能优化的核心环节，需遵循 “信号优先、分区隔离、阻抗匹配” 原则。首先是信号分区布局：将高频信号（如射频、时钟信号）、模拟信号、数字信号与电源线路分开布局，避免不同类型信号的相互干扰 —— 例如将射频模块（工作频率 2.4GHz）与数字控制模块间距保持在 5mm 以上，且中间设置接地隔离带。其次是阻抗匹配设计：根据信号类型确定特征阻抗（如 USB3.0 信号阻抗 50Ω，差分信号阻抗 100Ω），通过控制导线宽度、基材厚度及介质常数实现阻抗匹配。以微带线为例，当基材厚度为 1.6mm、Dk=4.2 时，50Ω 阻抗对应的导线宽度约为 1.8mm，需通过阻抗计算工具（如 Cadence Allegro Impedance Calculator）精准验证。

接地系统优化是抑制干扰、稳定电位的关键。不同类型信号需采用差异化接地方式：数字信号采用 “多点接地”，通过密集接地过孔将数字地与主地连接，减少地弹噪声；模拟信号采用 “单点接地”，避免不同模拟模块间的地电位差；高频信号采用 “接地平面”，利用完整铜皮作为接地参考，降低接地阻抗（高频下接地平面阻抗可降至 0.1Ω 以下）。此外，电源地与信号地需单点连接（如在 PCB 边缘设置共地过孔），避免电源电流流经信号地产生干扰。

寄生参数控制不可忽视，过孔、焊盘及导线的寄生电感与电容会影响高频信号传输。过孔优化方面，优先采用盲孔、埋孔替代通孔，减少过孔长度（盲孔长度可控制在 0.5mm 以内），寄生电感可从通孔的 10nH 降至盲孔的 2nH；同时增加过孔数量（如每 10mm² 接地平面设置 1 个接地过孔），降低接地过孔的寄生阻抗。焊盘设计需匹配元器件引脚尺寸，避免过大焊盘导致的寄生电容（如 0402 封装元器件焊盘面积控制在 0.2mm×0.4mm 以内，寄生电容≤0.5pF）。导线布局需避免长距离平行布线（平行长度≤5mm），减少线间寄生电容耦合，必要时采用交错布线或设置隔离线，抑制串扰。