Wat is een Rogers PCB?

Met de ontwikkeling van elektronische technologie zijn er voor de productie van elektronische producten steeds meer materialen nodig, zoals hoogfrequente materialen.

Neem bijvoorbeeld Rogers PCB. Rogers PCB-materiaal is een soort hoogfrequent printplaat geproduceerd door Rogers Company, die verschilt van conventionele epoxyhars voor printplaten. Het heeft geen glasvezel in het midden en is een hoogfrequent materiaal op keramiekbasis. Wanneer de werkfrequentie van het circuit boven de 500 MHz ligt, wordt het scala aan beschikbare materialen voor ontwerpers aanzienlijk beperkt.

Rogers PCB-materiaal heeft een uitstekende diëlektrische constante en temperatuurstabiliteit, en de thermische uitzettingscoëfficiënt (diëlektrische constante) komt zeer goed overeen met die van koperfolie, wat kan worden gebruikt om de tekortkomingen van PTFE-polytetrafluorethyleensubstraten te verhelpen. Het is zeer geschikt voor hogesnelheidsontwerpen, evenals voor commerciële microgolf- en RF-toepassingen.

Dankzij de lage waterabsorptie is het een ideale keuze voor gebruik in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid. Hiermee worden klanten in de hoogfrequentbordindustrie voorzien van de beste kwaliteit materialen en bijbehorende hulpbronnen en wordt de productkwaliteit fundamenteel gecontroleerd.

Over het algemeen kan een Rogers PCB hoogfrequentbord worden gedefinieerd als een printplaat met een frequentie boven 1 GHz. De fysieke prestaties, nauwkeurigheid en technische parameters zijn zeer veeleisend en het wordt vaak gebruikt in communicatiesystemen, antibotsingssystemen voor auto's, satellietsystemen, radiosystemen en andere toepassingen.

De classificatie van Rogers PCB-bordmateriaalserie

Rogers PCB-plaatmateriaal RO3000®-serie:

De modellen gebaseerd op keramisch gevulde PTFE-circuitmaterialen zijn de RO3003G2™, RO3003™, RO3203™, RO3035™, RO3006™, RO3010™ en RO3210™. Rogers PCB-materiaal RO4000®-serie: Ro4000 keramisch gevulde koolwaterstoflaminaat en prepreg is een toonaangevende productserie in de branche. De modellen omvatten: RO4003C, RO4350b, RO4360G2, RO4830, RO4835T, RO4533, RO4534, RO4535, RO4725JXR en RO4730G3.

Rogers PCB-plaatmateriaal RT/duroid® Laminaat:

RT/Duroid® hoogfrequent circuitmateriaal is een composietlaminaat met PTFE-vulling (willekeurige glasvezel of keramiek), geschikt voor toepassingen met hoge betrouwbaarheid, in de lucht- en ruimtevaart en defensie. Het materiaal omvat: RT/Duroid® 5880, RT/Duroid® 5880lz, RT/Duroid® 5870, RT/Duroid® 6002, RT/Duroid® 6202, enz.

Rogers PCB-bordmateriaal TMM®-serie:

Samengestelde materialen op basis van keramiek, koolwaterstoffen en thermohardende polymeren, modelnummers: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i en TMM13i, enz.

Gedetailleerde analyse van Rogers PCB-parameters

1. Het PCB-bordsubstraat van Rogers heeft een lage waterabsorptie. Een hoge waterabsorptie leidt tot een diëlektrische constante en diëlektrisch verlies als het nat is.

2. De thermische uitzettingscoëfficiënten van het Rogers PCB-substraat en de koperfolie moeten consistent zijn, anders zal de koperfolie loskomen bij de verandering van warmte en koude.

3. Het diëlektrische verlies (Df) van het substraatmateriaal van Rogers PCB's moet klein zijn, wat vooral de kwaliteit van de signaaloverdracht beïnvloedt. Hoe kleiner het diëlektrische verlies, hoe kleiner het signaalverlies.

4. De diëlektrische constante (Dk) van het Rogers PCB-substraat moet klein en stabiel zijn. Over het algemeen geldt: hoe kleiner, hoe beter; de signaaloverdrachtssnelheid is omgekeerd evenredig met de wortel van de diëlektrische constante van het materiaal. De hoge diëlektrische constante kan gemakkelijk vertraging in de signaaloverdracht veroorzaken.

De wereldwijde 5G-indeling is momenteel in een stroomversnelling. Traditionele gedistribueerde 3G/4G-basisstationarchitectuur kan worden onderverdeeld in BBU-, RRU- en antennefeedersystemen, waarbij RRU- en antennefeedersystemen via de feeder met elkaar zijn verbonden. Omdat het risico op transmissieverlies toeneemt bij hoge frequenties, kan de architectuur van geïntegreerde RRU- en antennefeedersystemen het signaalverlies op de feeder verminderen en de transmissie-efficiëntie verbeteren. De hoge mate van integratie betekent dat een groot aantal verspreide componenten wordt vervangen door printplaten, wat uiteindelijk het eenheidsgebruik van printplaten verhoogt.

Enkele eigenschappen van Rogers PCB-materiaal

 Bij rapid PCB prototyping is de Rogers PCB een speciale printplaat met een bepaalde technische drempel, die moeilijk te bedienen en duur is. Algemene PCB-proeffabrieken zijn te lastig om te maken, of vanwege het kleine aantal klantorders willen ze het niet of nauwelijks doen.

Met het Rogers PCB RO4350B-materiaal kunnen RF-engineers eenvoudig circuits ontwerpen, zoals netwerkmatching, impedantieregeling van transmissielijnen, enz. Dankzij het lage diëlektrische verlies biedt RO4350B meer voordelen dan gewone printplaatmaterialen in hoogfrequente toepassingen. De fluctuatie van de diëlektrische constante met temperatuur is bijna het laagst van alle vergelijkbare materialen. In een breed frequentiebereik is de diëlektrische constante vrij stabiel, 3.48, en de aanbevolen ontwerpwaarde is 3.66. LoPra™-koperfolie kan insertion loss verminderen. Dit maakt het materiaal geschikt voor breedbandtoepassingen.

Rogers PCB RO4003-materiaal kan worden verwijderd met een traditionele nylonborstel. Voor het galvaniseren van koper zonder elektriciteit is geen speciale behandeling nodig. De printplaat moet worden behandeld met een traditioneel epoxyhars/glasproces. Over het algemeen is het niet nodig om het boorgat te verwijderen, omdat het harssysteem met hoge TG (280 °C + [536 °F]) niet snel van kleur verandert tijdens het boorproces. Als de vlek wordt veroorzaakt door agressieve boorbewerkingen, kan de hars worden verwijderd met een standaard CF4/O2-plasmacyclus of een dubbel alkalisch permanganaatproces.

De kookvereisten voor RO4000-materialen zijn gelijk aan die van epoxyhars/glas. Over het algemeen hoeft de RO4003-plaat, die geen epoxyhars/glasplaat kookt, niet te worden gekookt. Voor het installeren van epoxyhars/gebakken glas als onderdeel van het conventionele proces, adviseren wij om te koken op 300 °C - 250 °C gedurende 121 tot 149 uur. RO1 bevat geen brandvertrager. Het is duidelijk dat platen die verpakt zijn in infrarood (IR)-units of die werken met een zeer lage transmissiesnelheid, temperaturen kunnen bereiken van meer dan 2 °C. RO4003 kan bij deze hoge temperaturen beginnen te branden. Het systeem dat nog steeds gebruikmaakt van het infraroodrefluxapparaat of andere apparatuur die deze hoge temperaturen kan bereiken, dient de nodige voorzorgsmaatregelen te nemen om risico's te voorkomen.

RO3003 is een keramisch gevuld PTFE-composietmateriaal voor hoogfrequente circuitmaterialen, dat wordt gebruikt in commerciële microgolf- en radiofrequentietoepassingen. Deze productserie is ontworpen om uitstekende elektrische en mechanische stabiliteit te bieden tegen concurrerende prijzen. Rogers PCB Ro3003-materiaal heeft een uitstekende diëlektrische constante stabiliteit over het gehele temperatuurbereik, inclusief het elimineren van de verandering van de diëlektrische constante bij gebruik van PTFE-glasmateriaal bij kamertemperatuur. Bovendien is de verliescoëfficiënt van Ro3003-laminaat slechts 0.0013 tot 10 GHz.

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.

Wat is FR4-materiaal?

Voordat u besluit of u voor FR4- of Rogers-printplaten kiest, is het cruciaal om eerst te bepalen welk FR4-materiaal u nodig hebt. FR4-materiaal is een veelgebruikt substraat voor printplaten en wordt gemaakt door glasvezeldoek te lamineren met epoxyhars. De grootste voordelen zijn de lage kosten en de goede mechanische sterkte, waardoor het veel wordt gebruikt in diverse algemene elektronische producten, zoals computermoederborden en tv-printplaten.

Wanneer uw circuit echter hoogfrequente signalen moet verzenden, lijkt FR4-materiaal enigszins ontoereikend. De diëlektrische constante verandert namelijk met de frequentie, wat leidt tot groot signaalverlies en prestatieverlies.

FR4 of Rogers PCB-materialen: welke moeten we kiezen?

Hieronder vindt u een vergelijkingstabel tussen het FR4-diëlektrische materiaal en het Rogers PCB-materiaal, waarin de verschillen in belangrijke eigenschappen, prestaties en toepassingsgeschiktheid worden weergegeven:

Bij de keuze tussen FR4-diëlektrisch materiaal en Rogers PCB-materiaal is de belangrijkste factor waar uw circuit gebruikt gaat worden:

FR4: Als u werkt aan algemene elektronische producten met lage frequenties en een beperkt budget hebt, is FR4 al goed genoeg.

Rogers PCB: Als uw circuit echter RF-signalen, microgolven of snelle digitale signalen (zoals 5G-communicatie of radarsystemen) moet verwerken, kunt u beter Rogers PCB's gebruiken, omdat deze stabielere prestaties en minder signaalverlies bieden.

Natuurlijk kunnen beide materialen soms samen worden gebruikt: door Rogers printplaatmateriaal en FR4-diëlektrisch materiaal op dezelfde printplaat te combineren. Zo kunt u de prestaties garanderen en tegelijkertijd kosten besparen. Dit is een veelgebruikte aanpak in veel geavanceerde toepassingen.

Rogers PCB & PTFE PCB: Hoogfrequente PCB's

Op het gebied van radiofrequentie (RF) en microgolven is de PTFE-printplaat (polytetrafluorethyleen-printplaat) een zeer belangrijke hoogfrequente printplaat. De meest opvallende kenmerken zijn een extreem laag signaalverlies, sterke transmissieprestaties en hoge temperaturen. Daarom wordt de printplaat vaak gebruikt in apparaten met hoge prestatie-eisen, zoals radars, satellietcommunicatie, 5G-basisstations, hoogfrequente communicatiemodules, enzovoort.

Veel hoogwaardige PCB-materialen van Rogers zijn ontwikkeld op basis van PTFE. Zo behoren de RT/Duroid-serie en de RO3000-serie van Rogers allemaal tot de PTFE PCB's. Deze materialen kunnen een stabiele diëlektrische constante handhaven in hoogfrequente omgevingen, met een zeer laag signaaloverdrachtsverlies, waardoor ze zeer geschikt zijn voor hogesnelheids- en RF-circuits.

Traditionele FR4-printplaten presteren daarentegen minder goed bij hoge frequenties: hun diëlektrische constanten zijn instabiel en signalen zijn gevoelig voor demping, waardoor het onmogelijk is om hoogwaardige producten te produceren. Werkt u dus aan hoogfrequente of zeer betrouwbare projecten, zoals 5G of radar, dan is het beter om te kiezen voor printplaatmaterialen van Rogers of PTFE-printplaten.

Hoge frequentieband dwingt PCB-materialen om hoogfrequent te worden

De wereldwijde 5G-indeling is momenteel in een stroomversnelling. Traditionele gedistribueerde 3G/4G-basisstationarchitectuur kan worden onderverdeeld in BBU-, RRU- en antennefeedersystemen, waarbij RRU- en antennefeedersystemen via de feeder met elkaar zijn verbonden. Omdat het risico op transmissieverlies toeneemt bij hoge frequenties, kan de architectuur van geïntegreerde RRU- en antennefeedersystemen het signaalverlies op de feeder verminderen en de transmissie-efficiëntie verbeteren. Door de hoge mate van integratie kan een groot aantal verspreide componenten worden vervangen door printplaten, wat uiteindelijk het eenheidsgebruik van printplaten verhoogt.

Het 5G-tijdperk moet gebruik maken van de hoogfrequente band (3GPP heeft gespecificeerd dat het frequentiebereik dat door 5GNR wordt ondersteund, 450 MHz-52.6 GHz is) omdat:

1. Na de iteratie van de eerste vier generaties communicatietechnologieën zijn de bronnen in de laagfrequente band ingenomen en zijn er niet veel bronnen beschikbaar voor de ontwikkeling van 5G;

2. Hoe hoger de frequentie, hoe meer informatie er kan worden geladen, hoe rijker de bronnen en dus hoe hoger de transmissiesnelheid (bijvoorbeeld: slechts vijf 20MHz-kanalen kunnen worden verdeeld in 100MHz, terwijl 50 20MHz-kanalen kunnen worden verdeeld in 1GHz). Vanwege het resonantieverschijnsel dat wordt veroorzaakt door de belasting en de invloed van het transmissielijneffect, geldt: hoe hoger de frequentie van elektromagnetische golven, hoe ernstiger de demping zal zijn. 

Om efficiënte transmissie bij hoge frequenties te realiseren, is het noodzakelijk om het signaalverlies op de transceiver en de transmissieapparatuur te beheersen. De bijbehorende lagers zijn in het verleden vervangen door gewone platen voor hoge frequenties (zoals Rogers PCB RO4350-materiaal). De terminalantenne gebruikte oorspronkelijk FPC (flexibele printplaat) met PI als hoofdmateriaal. Vanwege de hoge diëlektrische constante (Dk, het vermogen van het medium om elektronen te blokkeren) en het diëlektrische verlies (Df, het vermogen van het transmissiemedium om elektrische energie om te zetten in warmte-energie) is de transmissie-efficiëntie echter laag. Daarom wordt de trend om PI te vervangen door vloeibaar kristalpolymeer (LCP) met een lagere Dk en Df steeds prominenter. 

Momenteel wordt LCP gebruikt in mobiele telefoons van Apple en de verwachting is dat LCP-materialen in de toekomst mainstream zullen worden. Neem bijvoorbeeld Apple: een enkele LCP-module in de iPhone X kost ongeveer 4-5 USD per antenne.

Het basisstation heeft ook hoogfrequente materialen nodig (zoals Rogers PCB RO4350-materiaal). Momenteel is het gangbare principe om polytetrafluorethyleen (PTFE) of koolwaterstof-PCB's (met zeer goede diëlektrische eigenschappen) te gebruiken. De kosten per eenheid stijgen dan ongeveer 1.5 tot 3 keer. Een hoogfrequent AC-printplaat is nodig bij de RRU van het 3G/4G-basisstation. Hoogfrequente materialen (zoals Rogers PCB RO4350-materiaal) zijn onder andere nodig voor de PCB van RF-vermogensversterkers. De vraag naar hoogfrequente PCB's (zoals Rogers PCB RO4350-materiaal) voor 5G AAU midden- en hoogfrequente AC-printplaten zal toenemen, en de hoeveelheid hoogfrequente materialen die in PCB's worden gebruikt zal toenemen, waardoor de waarde van een enkele printplaat zal toenemen.

Een hoogfrequente PCB is een speciaal soort koperen laminaat met een hoogfrequent microgolfsubstraat, ook wel hoogfrequente microgolf PCB genoemd, dat door verdere verwerking tot hoogfrequente PCB's kan worden verwerkt. Rogers PCB's, gemaakt van Rogers PCB hoogfrequent materiaal, worden veel gebruikt in communicatiebasisstations en antennes in de luchtvaart, met een grote vraag en veelbelovende marktvooruitzichten.

Als 's werelds toonaangevende leverancier van speciale platen heeft Rogers Board een wereldwijd marktaandeel van meer dan 50% en 20 jaar ervaring in de sector van radiofrequentie voor basisstationantennes. Het bedrijf heeft een derde R&D-centrum in de Verenigde Staten opgezet, gericht op de R&D van 5G-producten, en heeft een hoogfrequent printplaat voor 5G-antenne-RF gelanceerd. Met de uitbreiding van de commerciële schaal van 5G staat het bedrijf op het punt om hoogwaardige flexibiliteit te introduceren.

De markt is zich ervan bewust dat er een grote vraag is naar hoogfrequente printplaten voor 5G, maar ze weet niet dat de grootste elasticiteit in de vraag ligt bij de Rogers PCB-printplaat voor basisstationantennes. Omdat de frequentieband van 5G hoger is dan die van 4G, is aanpassing aan de Rogers PCB-printplaat voor millimetergolven noodzakelijk. De ontwikkeling van de antenne zal zich richten op multi-ontvangst, multi-transmissie en miniaturisatie. Het aantal antennepoorten is gestegen van de traditionele 4- en 8-poorts naar 64 en 128 poorten, en de vraag naar Rogers PCB-printplaten voor antennetoepassingen is dramatisch toegenomen.

Na onderzoek in de sector wordt conservatief geschat dat de aanschafkosten van initialisatiematerialen voor een 5G-antenne 3-4 keer zo hoog zijn als die van een 4G-multimode-antenne. Bovendien is het aantal Rogers-printplaten dat wordt gebruikt in antennes met meerdere ontvangers en zenders hoger dan dat van multimode-antennes. De markt voor een hoogfrequente printplaat voor een 5G-basisstationantenne is daardoor minstens 4-6 keer zo groot geworden. Met de komst van het commerciële 5G-tijdperk heeft de markt voor Rogers-printplaten een breed perspectief.