Что такое печатная плата Rogers?

С развитием электронных технологий для производства электронных изделий требуется все больше материалов, в том числе высокочастотных.

Возьмем в качестве примера Rogers PCB. Материал Rogers PCB — это разновидность высокочастотной платы, производимой компанией Rogers Company, которая отличается от обычной эпоксидной смолы для печатных плат. Он не имеет стекловолокна в середине и представляет собой высокочастотный материал на основе керамики. Когда рабочая частота схемы превышает 500 МГц, диапазон материалов, доступных инженерам-конструкторам, значительно сокращается.

Материал Rogers PCB имеет превосходную диэлектрическую проницаемость и температурную стабильность, а его коэффициент теплового расширения диэлектрической проницаемости очень согласуется с коэффициентом медной фольги, что может быть использовано для устранения недостатков подложки из политетрафторэтилена PTFE. Он очень подходит для высокоскоростного проектирования, а также для коммерческих микроволновых и радиочастотных приложений.

Благодаря низкому водопоглощению его можно использовать в качестве идеального выбора в условиях высокой влажности, обеспечивая клиентов в отрасли производства высокочастотных плит материалами и соответствующими ресурсами самого высокого качества, а также кардинально контролируя качество продукции.

В общем, высокочастотную плату Rogers PCB можно определить как печатную плату PCB с частотой выше 1 ГГц. Ее физические характеристики, точность и технические параметры очень требовательны, и она часто используется в системах связи, автомобильных системах предотвращения столкновений, спутниковых системах, радиосистемах и других областях.

Классификация серии материалов для печатных плат Rogers

Материал печатной платы Rogers серии RO3000®:

На основе материалов схем из ПТФЭ с керамическим наполнителем модели: RO3003G2™, RO3003™, RO3203™, RO3035™, RO3006™, RO3010™, RO3210™ Материал печатной платы Rogers серии RO4000®: Углеводородный ламинат и препрег с керамическим наполнителем Ro4000 является ведущей серией продуктов в отрасли. Модели включают: RO4003C, RO4350b, RO4360G2, RO4830, RO4835T, RO4533, RO4534, RO4535, RO4725JXR и RO4730G3.

Материал печатной платы Rogers RT/duroid® Ламинат:

Материал высокочастотной схемы RT/Duroid® представляет собой композитный ламинат, содержащий наполнитель PTFE (случайное стекловолокно или керамика), который подходит для высоконадежных, аэрокосмических и оборонных приложений. Включает: RT/duroid® 5880, RT/duroid® 5880lz, RT/duroid® 5870, RT/duroid® 6002, RT/duroid® 6202 и т. д.

Материал печатной платы Rogers серии TMM®:

Композиционные материалы на основе керамики, углеводородов и термореактивных полимеров, номера моделей: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i и TMM13i и т.д.

Подробный анализ параметров печатной платы Rogers

1. Подложка печатной платы Rogers имеет низкое водопоглощение, а высокое водопоглощение приведет к диэлектрической проницаемости и диэлектрическим потерям, если она намокнет.

2. Коэффициенты теплового расширения подложки печатной платы Rogers и медной фольги должны быть одинаковыми, в противном случае медная фольга будет разделяться при смене тепла и холода.

3. Диэлектрические потери (Df) материала подложки печатной платы Rogers должны быть небольшими, что в основном влияет на качество передачи сигнала. Чем меньше диэлектрические потери, тем меньше потери сигнала.

4. Диэлектрическая проницаемость (Dk) подложки печатной платы Rogers должна быть небольшой и стабильной. В общем, чем меньше, тем лучше; скорость передачи сигнала обратно пропорциональна квадратному корню диэлектрической проницаемости материала. Высокая диэлектрическая проницаемость легко может вызвать задержку передачи сигнала.

В настоящее время глобальная схема 5G ускоряется. Традиционная распределенная архитектура базовых станций 3G/4G может быть разделена на BBU, RRU и антенно-фидерные системы, в которых RRU и антенно-фидерные системы соединены фидером. Поскольку риск потери передачи увеличивается с высокой частотой, архитектура интегрированных RRU и антенно-фидерных систем может снизить потерю сигнала на фидере и повысить эффективность передачи. Высокая интеграция означает, что большое количество разрозненных компонентов заменяется платами печатных плат, что в конечном итоге увеличивает использование единицы печатной платы.

Некоторые свойства материала печатной платы Rogers

 В быстром прототипировании печатных плат Rogers PCB — это специальная печатная плата с определенным техническим порогом, которая сложна в эксплуатации и имеет высокую стоимость. Обычные фабрики по проверке печатных плат слишком хлопотны в изготовлении, или из-за небольшого количества заказов клиентов они не хотят этим заниматься или делают это редко.

Материал Rogers PCB RO4350B позволяет инженерам по радиочастотам удобно проектировать схемы, такие как согласование сетей, управление импедансом линий передачи и т. д. Благодаря низким диэлектрическим потерям RO4350B имеет больше преимуществ, чем обычные материалы для печатных плат в высокочастотных приложениях. Колебание его диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры является почти самым низким среди аналогичных материалов. В широком диапазоне частот его диэлектрическая проницаемость довольно стабильна, 3.48, а рекомендуемое расчетное значение составляет 3.66. Медная фольга LoPra™ может снизить вносимые потери. Это делает материал подходящим для широкополосных приложений.

Материал Rogers PCB RO4003 можно удалить с помощью традиционной нейлоновой щетки. Перед гальванопокрытием меди без электричества не требуется никакой специальной обработки. Плата должна быть обработана традиционным процессом эпоксидной смолы/стекла. Как правило, нет необходимости удалять отверстие для сверления, поскольку система смолы с высоким TG (280°C+[536°F]]) не так легко меняет цвет во время процесса сверления. Если пятно вызвано агрессивными операциями сверления, смолу можно удалить с помощью стандартного цикла плазмы CF4/O2 или процесса двойной щелочной перманганатной обработки.

Требования к варке материалов RO4000 эквивалентны требованиям к эпоксидной смоле/стеклу. Как правило, оборудование, которое не варит пластину из эпоксидной смолы/стекла, не нуждается в варке пластины RO4003. Для установки эпоксидной смолы/обожженного стекла в рамках обычного процесса мы рекомендуем варить при температуре 300°F, 250 F (121 C-149 C) в течение 1-2 часов. RO4003 не содержит антипиренов. Можно понять, что платы, упакованные в инфракрасные (ИК) устройства или работающие на очень низкой скорости передачи, могут достигать температур свыше 700 F (371 C). RO4003 может начать гореть при этих высоких температурах. Система, которая все еще использует инфракрасное устройство рефлюкса или другое оборудование, которое может достигать этих высоких температур, должна принять необходимые меры предосторожности, чтобы гарантировать отсутствие риска.

RO3003 — это керамический наполненный ПТФЭ-композит для высокочастотных схемных материалов, который используется в коммерческих микроволновых и радиочастотных приложениях. Эта серия продуктов разработана для обеспечения превосходной электрической и механической стабильности по конкурентоспособным ценам. Материал Rogers PCB Ro3003 имеет превосходную стабильность диэлектрической проницаемости во всем диапазоне температур, включая устранение изменения диэлектрической проницаемости при использовании стеклянного материала ПТФЭ при комнатной температуре. Кроме того, коэффициент потерь ламината Ro3003 составляет всего от 0.0013 до 10 ГГц.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Что такое материал FR4?

Прежде чем решить, что выбрать: FR4 или Rogers PCB, важно выяснить, какой материал FR4 нужен в первую очередь. Материал FR4 является очень распространенной подложкой для печатных плат, которая изготавливается путем ламинирования стеклоткани эпоксидной смолой. Его наибольшими преимуществами являются низкая стоимость и хорошая механическая прочность, поэтому он широко используется в различных электронных продуктах общего назначения, таких как материнские платы компьютеров и телевизионные печатные платы.

Однако, когда вашей схеме необходимо передавать высокочастотные сигналы, материал FR4 кажется несколько неподходящим. Поскольку его диэлектрическая проницаемость изменяется с частотой, что приводит к большой потере сигнала и ухудшению производительности.

Материалы печатных плат FR4 или Rogers: какой выбрать?

Ниже представлена ​​сравнительная таблица между диэлектрическим материалом FR4 и материалом Rogers PCB, показывающая различия в основных свойствах, производительности и пригодности для применения:

При выборе между диэлектрическим материалом FR4 и материалом печатной платы Rogers наиболее важным фактором является то, где будет использоваться ваша схема:

FR4: Если вы работаете над низкочастотными электронными изделиями общего назначения с ограниченным бюджетом, то FR4 уже достаточно хорош.

Печатная плата Роджерса: Но если вашей схеме необходимо обрабатывать радиочастотные сигналы, микроволны или высокоскоростные цифровые сигналы (например, системы связи 5G или радиолокационные системы), лучше использовать печатные платы Rogers, поскольку они обеспечивают более стабильную работу и меньшие потери сигнала.

Конечно, иногда оба материала можно использовать вместе — комбинируя материал платы Rogers и диэлектрический материал FR4 на одной плате. Таким образом, вы можете обеспечить производительность, а также сэкономить средства. Это распространенный подход во многих передовых приложениях.

Rogers PCB & PTFE PCB: высокочастотные печатные платы

В области радиочастот (РЧ) и микроволн ПТФЭ-печатная плата (ПП) (политетрафторэтиленовая печатная плата) является очень важной высокочастотной печатной платой. Ее наиболее выдающимися характеристиками являются чрезвычайно низкие потери сигнала, высокая производительность передачи и способность выдерживать высокие температуры. Поэтому ее часто используют в некоторых устройствах с высокими требованиями к производительности, таких как радары, спутниковая связь, базовые станции 5G, высокочастотные коммуникационные модули и т. д.

Многие высококачественные материалы Rogers PCB на самом деле разработаны на основе PTFE. Например, серии Rogers RT/duroid и RO3000 относятся к PTFE PCBS. Эти материалы могут поддерживать стабильную диэлектрическую проницаемость в высокочастотных средах с очень низкими потерями при передаче сигнала, что делает их очень подходящими для высокоскоростных и радиочастотных схем.

Напротив, традиционные печатные платы FR4 работают хуже на высоких частотах: их диэлектрические постоянные нестабильны, а сигналы склонны к затуханию, что делает невозможным производство высокопроизводительных продуктов. Поэтому, если вы работаете над высокочастотными или высоконадежными проектами, такими как 5G или радар, будет более целесообразно выбрать материалы для печатных плат Rogers или печатные платы PTFE.

Высокочастотный диапазон заставляет материалы печатных плат становиться высокочастотными

В настоящее время глобальная схема 5G ускоряется. Традиционная распределенная архитектура базовых станций 3G/4G может быть разделена на BBU, RRU и антенно-фидерные системы, в которых RRU и антенно-фидерные системы соединены фидером. Поскольку риск потери передачи увеличивается с высокой частотой, архитектура интегрированных RRU и антенно-фидерных систем может снизить потерю сигнала на фидере и повысить эффективность передачи. Высокая интеграция позволяет заменить большое количество разрозненных компонентов на печатные платы, что в конечном итоге увеличивает использование единицы печатной платы.

Эпоха 5G должна использовать высокочастотный диапазон (3GPP указал, что поддерживаемый 5GNR диапазон частот составляет 450 МГц–52.6 ГГц), поскольку:

1. После итерации первых четырех поколений коммуникационных технологий ресурсы в диапазоне низких частот были заняты, и для развития 5G осталось не так много ресурсов;

2. Чем выше частота, тем больше информации можно загрузить, тем богаче ресурсы, и, следовательно, тем выше скорость передачи (например, только пять каналов по 20 МГц можно разделить на 100 МГц, тогда как 50 каналов по 20 МГц можно разделить на 1 ГГц). Из-за явления резонанса, вызванного нагрузкой и влиянием эффекта линии передачи, чем выше частота электромагнитных волн, тем сильнее будет затухание. 

Для реализации эффективной передачи на высокой частоте необходимо контролировать потери сигналов на приемопередатчиках и передающих устройствах, а соответствующие подшипниковые устройства будут заменены с обычных пластин в прошлом на высокочастотные пластины (такие как материал Rogers PCB RO4350). В частности, терминальная антенна изначально использовала FPC (гибкую печатную плату) с PI в качестве основного материала, но из-за того, что диэлектрическая проницаемость (Dk, способность среды блокировать электроны) и диэлектрические потери (Df, способность среды передачи преобразовывать электрическую энергию в тепловую) оба высоки, эффективность передачи низкая. Поэтому тенденция замены PI на жидкокристаллический полимер (LCP) с более низкими Dk и Df становится все более заметной. 

В настоящее время LCP внедрен в мобильные телефоны Apple, и ожидается, что материалы LCP станут основными материалами в будущем. Если взять в качестве примера Apple, то один модуль LCP в iPhone X стоит около 4-5 долларов США/антенна.

Базовая станция также нуждается в высокочастотных материалах (таких как материал Rogers PCB RO4350). В настоящее время основной схемой является использование политетрафторэтилена (ПТФЭ) или углеводородного ПХБ (с очень хорошими диэлектрическими свойствами). Стоимость единицы продукции увеличивается примерно в 1.5-3 раза. Высокочастотная плата переменного тока необходима на базовой станции 3G/4G RRU. Среди них высокочастотные материалы (такие как материал Rogers PCB RO4350) необходимы для печатной платы усилителей мощности ВЧ. Спрос на высокочастотную (такую ​​как материал Rogers PCB RO4350) печатную плату для платы переменного тока средней и высокой частоты 5G AAU будет расти, и количество высокочастотных материалов, используемых в печатной плате, будет увеличиваться, тем самым увеличивая стоимость одной платы.

Высокочастотная печатная плата представляет собой особый вид ламината с медным покрытием и высокочастотной микроволновой подложкой, также называемой высокочастотной печатной платой с микроволновой подложкой, которая может быть преобразована в высокочастотную печатную плату путем дальнейшей обработки. Печатная плата Rogers, изготовленная из высокочастотного материала Rogers PCB, широко используется в базовых станциях связи и антенной авиации, имеет высокий спрос и многообещающие рыночные перспективы.

Как ведущий мировой поставщик специальных пластин, Rogers Board имеет долю на мировом рынке более 50% и 20-летний опыт работы в отрасли в области радиочастот антенн базовых станций. Компания создала третий центр НИОКР в Соединенных Штатах, сосредоточившись на НИОКР продуктов 5G, и выпустила высокочастотную плату для антенн 5G RF. С расширением коммерческого масштаба 5G компания собирается вступить в высокопроизводительную гибкость.

Рынок знает, что 5G имеет большой спрос на высокочастотные платы, но он не знает, что наибольшая эластичность спроса — это плата Rogers PCB для антенн базовых станций. Поскольку полоса частот приложения 5G выше, чем 4G, необходимо адаптироваться к плате Rogers PCB миллиметрового диапазона, и тенденция развития антенны обратится к многоканальному приему, многоканальной передаче и миниатюризации. Количество портов антенны увеличилось с традиционных 4-портовых и 8-портовых до 64-портовых и 128-портовых, а спрос на плату Rogers PCB для антенного приложения резко возрос.

После отраслевых исследований консервативно подсчитано, что закупочная стоимость материалов для инициализации антенны 5G в 3-4 раза выше, чем для многомодовой антенны 4G, а количество плат Rogers PCB, используемых в антенне с несколькими приемниками и несколькими передатчиками, выше, чем в многомодовой антенне. Таким образом, рыночное пространство высокочастотной платы для антенны базовой станции 5G расширяется как минимум в 4-6 раз. С наступлением коммерческой эры 5G рынок плат Rogers PCB имеет широкие перспективы.