Vad är ett Rogers-kretskort?

Med utvecklingen av elektronisk teknik kräver produktionen av elektroniska produkter fler och fler material, såsom högfrekventa material.

Ta Rogers PCB som exempel. Rogers PCB-material är en typ av högfrekvenskort som produceras av Rogers Company, vilket skiljer sig från konventionellt epoxiharts för PCB-kort. Det har ingen glasfiber i mitten och är ett keramiskt baserat högfrekvensmaterial. När kretsens driftsfrekvens är över 500 MHz minskar utbudet av material som är tillgängliga för konstruktörer kraftigt.

Rogers PCB-material har utmärkt dielektricitetskonstant och temperaturstabilitet, och dess termiska expansionskoefficient är mycket förenlig med kopparfoliens, vilket kan användas för att förbättra bristerna hos PTFE-polytetrafluoretensubstrat. Det är mycket lämpligt för höghastighetsdesign, såväl som kommersiella mikrovågs- ​​och RF-applikationer.

På grund av dess låga vattenabsorption kan den användas som ett idealiskt val i miljöer med hög luftfuktighet, vilket ger kunder inom högfrekventa kortindustrin material och relaterade resurser av bästa kvalitet, och i grunden kontrollerar produktkvaliteten.

Generellt sett kan Rogers PCB-högfrekvenskort definieras som ett kretskort med en frekvens över 1 GHz. Dess fysiska prestanda, noggrannhet och tekniska parametrar är mycket krävande och används ofta i kommunikationssystem, bilkollisionssystem, satellitsystem, radiosystem och andra områden.

Klassificeringen av Rogers PCB-kortmaterialserie

Rogers kretskortsmaterial RO3000®-serien:

Baserade på keramikfyllda PTFE-kretsmaterial är modellerna RO3003G2™, RO3003™, RO3203™, RO3035™, RO3006™, RO3010™, RO3210™. Rogers PCB-kortmaterial RO4000®-serien: Ro4000 keramikfyllt kolvätelaminat och prepreg är en ledande produktserie i branschen. Modellerna inkluderar: RO4003C, RO4350b, RO4360G2, RO4830, RO4835T, RO4533, RO4534, RO4535, RO4725JXR och RO4730G3.

Rogers kretskortsmaterial RT/duroid®-laminat:

RT/Duroid® högfrekventa kretsmaterial är ett kompositlaminat innehållande PTFE-fyllmedel (slumpmässigt bestående glasfiber eller keramik), vilket är lämpligt för högtillförlitliga tillämpningar inom flyg- och rymdteknik och nationellt försvar. Inkluderar: RT/duroid® 5880, RT/duroid® 5880lz, RT/duroid® 5870, RT/duroid® 6002, RT/duroid® 6202, etc.

Rogers kretskortsmaterial TMM®-serien:

Kompositmaterial baserade på keramik, kolväten och härdande polymerer, modellnummer: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i och TMM13i. etc.

Detaljerad analys av Rogers PCB-parametrar

1. Rogers PCB-substrat har låg vattenabsorption, och hög vattenabsorption orsakar dielektricitetskonstant och dielektricitetsförlust när det är vått.

2. Värmeutvidgningskoefficienterna för Rogers PCB-kortsubstrat och kopparfolie måste vara konsekventa, annars kommer kopparfolien att separeras under värme- och kylväxlingen.

3. Den dielektriska förlusten (Df) i Rogers PCB-kortsubstratmaterial måste vara liten, vilket främst påverkar signalöverföringens kvalitet. Ju mindre den dielektriska förlusten är, desto mindre är signalförlusten.

4. Den dielektriska konstanten (Dk) för Rogers PCB-substrat måste vara liten och stabil. Generellt sett, ju mindre desto bättre; signalöverföringshastigheten är omvänt proportionell mot kvadratroten ur materialets dielektriska konstant. Den höga dielektriska konstanten orsakar lätt signalöverföringsfördröjning.

För närvarande accelererar den globala 5G-layouten. Traditionell distribuerad arkitektur för 3G/4G-basstationer kan delas in i BBU-, RRU- och antennmatningssystem, där RRU- och antennmatningssystem är anslutna via mataren. Eftersom risken för överföringsförlust ökar med hög frekvens kan arkitekturen för integrerade RRU- och antennmatningssystem minska signalförlusten på mataren och förbättra överföringseffektiviteten. Den höga integrationen innebär att ett stort antal spridda komponenter ersätts av kretskort, vilket i slutändan ökar enhetsanvändningen av kretskort.

Några egenskaper hos Rogers PCB-material

 Vid snabb PCB-prototypframställning är Rogers PCB ett speciellt kretskort med en viss teknisk tröskel, vilket är svårt att använda och kostar mycket. Vanliga PCB-provningsfabriker är för besvärliga att tillverka, eller på grund av det lilla antalet kundordrar vill de inte göra det eller gör det sällan.

Rogers PCB RO4350B-materialet gör det möjligt för RF-ingenjörer att enkelt designa kretsar, såsom nätverksmatchning, impedanskontroll av överföringsledningar etc. På grund av dess låga dielektriska förlust har RO4350B fler fördelar än vanliga kretskortsmaterial i högfrekventa tillämpningar. Fluktuationen av dess dielektriska konstant med temperaturen är nästan den lägsta bland liknande material. Inom ett brett frekvensområde är dess dielektriska konstant ganska stabil, 3.48, och det rekommenderade designvärdet är 3.66. LoPra™ kopparfolie kan minska insättningsförlusten. Detta gör materialet lämpligt för bredbandstillämpningar.

Rogers PCB RO4003-material kan avlägsnas med en traditionell nylonborste. Innan koppar galvaniseras utan elektricitet behövs ingen särskild behandling. Kortet måste behandlas med en traditionell epoxiharts-/glasprocess. Generellt sett är det inte nödvändigt att ta bort borrhålet eftersom hartssystemet med hög TG (280 °C+[536 °F]) inte lätt ändrar färg under borrprocessen. Om fläcken orsakas av aggressiva borroperationer kan hartset avlägsnas med en standard CF4/O2-plasmacykel eller dubbel alkalisk permanganatprocess.

Tillagningskraven för RO4000-material är likvärdiga med de för epoxiharts/glas. Generellt sett behöver utrustning som inte tillagas med epoxiharts/glasplatta inte tillaga RO4003-plattan. För installation av epoxiharts/bakat glas som en del av den konventionella processen rekommenderar vi tillagning vid 300–250 °C i 121–149 timmar. RO1 innehåller inget flamskyddsmedel. Det är viktigt att notera att kort som är förpackade i infraröda (IR) enheter eller som körs med mycket låg överföringshastighet kan nå temperaturer över 2 °C. RO4003 kan börja brinna vid dessa höga temperaturer. System som fortfarande använder den infraröda återflödesanordningen eller annan utrustning som kan nå dessa höga temperaturer bör vidta nödvändiga försiktighetsåtgärder för att säkerställa att det inte finns någon risk.

RO3003 är en keramisk fylld PTFE-komposit för högfrekventa kretsmaterial, som används i kommersiella mikrovågs- ​​och radiofrekvensapplikationer. Denna produktserie är utformad för att ge utmärkt elektrisk och mekanisk stabilitet till konkurrenskraftiga priser. Rogers PCB Ro3003-materialet har utmärkt dielektricitetskonstantstabilitet i hela temperaturområdet, inklusive att eliminera förändringen av dielektricitetskonstanten när PTFE-glasmaterial används vid rumstemperatur. Dessutom är förlustkoefficienten för Ro3003-laminat så låg som 0.0013 till 10 GHz.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Vad är FR4-material?

Innan man bestämmer sig för att välja FR4- eller Rogers-kretskort är det avgörande att först ta reda på vilket FR4-material som behövs. FR4-material är ett mycket vanligt substrat för kretskort, vilket tillverkas genom att laminera glasfiberduk med epoxiharts. Dess största fördelar är dess låga kostnad och goda mekaniska hållfasthet, så det används ofta i olika allmänna elektroniska produkter, såsom moderkort för datorer och kretskort för TV-apparater.

Men när din krets behöver överföra högfrekventa signaler verkar FR4-materialet något otillräckligt. Eftersom dess dielektriska konstant förändras med frekvensen, vilket leder till stora signalförluster och prestandaförsämring.

FR4 eller Rogers PCB-material: Vilket ska vi välja?

Här är jämförelsetabellen mellan FR4 dielektriskt material och Rogers PCB-material, som visar skillnader i viktiga egenskaper, prestanda och lämplighet för tillämpningar:

När du väljer mellan FR4 dielektriskt material och Rogers PCB-material är den viktigaste faktorn var din krets kommer att användas:

FR4: Om du arbetar med allmänna, lågfrekventa elektroniska produkter med en begränsad budget, så är FR4 redan tillräckligt bra.

Rogers kretskort: Men om din krets behöver hantera RF-signaler, mikrovågor eller digitala signaler med hög hastighet (som 5G-kommunikation eller radarsystem) är det bättre att använda Rogers PCB:er eftersom de erbjuder stabilare prestanda och lägre signalförlust.

Naturligtvis kan båda materialen ibland användas tillsammans – genom att kombinera Rogers kretskortsmaterial och FR4 dielektriskt material på samma kort. På så sätt kan man säkerställa prestanda samtidigt som man sparar kostnader. Det är en vanlig metod i många avancerade tillämpningar.

Rogers PCB och PTFE PCB: Högfrekventa PCB:er

Inom radiofrekvens (RF) och mikrovågsteknik är PTFE-kretskort (polytetrafluoroetylen-PCB) ett mycket viktigt högfrekvent kretskort. Dess mest framstående egenskaper är extremt låg signalförlust, stark överföringsprestanda och tålighet av höga temperaturer. Därför används det ofta i vissa enheter med höga prestandakrav, såsom radar, satellitkommunikation, 5G-basstationer, högfrekventa kommunikationsmoduler etc.

Många högkvalitativa Rogers PCB-material är faktiskt utvecklade baserat på PTFE. Till exempel tillhör Rogers RT/duroid-serie och RO3000-serie alla PTFE-PCB. Dessa material kan bibehålla en stabil dielektricitetskonstant i högfrekventa miljöer, med mycket låg signalförlust, vilket gör dem mycket lämpliga för höghastighets- och RF-kretsar.

Däremot presterar traditionella FR4-kretskort sämre vid höga frekvenser: deras dielektriska konstanter är instabila och signaler är benägna att dämpas, vilket gör det omöjligt att producera högpresterande produkter. Så om du arbetar med högfrekventa eller högtillförlitliga projekt, såsom 5G eller radar, vore det mer lämpligt att välja Rogers kretskortsmaterial eller PTFE-kretskort.

Högfrekvensband tvingar PCB-material att bli högfrekventa

För närvarande accelererar den globala 5G-layouten. Traditionell distribuerad arkitektur för 3G/4G-basstationer kan delas in i BBU-, RRU- och antennmatningssystem, där RRU- och antennmatningssystem är anslutna via mataren. Eftersom risken för överföringsförlust ökar med hög frekvens kan arkitekturen för integrerade RRU- och antennmatningssystem minska signalförlusten på mataren och förbättra överföringseffektiviteten. Den höga integrationen gör att ett stort antal spridda komponenter ersätts av kretskort, vilket i slutändan ökar enhetsanvändningen av kretskort.

5G-eran måste använda högfrekvensbandet (3GPP har specificerat att frekvensområdet som stöds av 5GNR är 450 MHz–52.6 GHz) eftersom:

1. Efter iterationen av de första fyra generationerna av kommunikationstekniker har resurserna i lågfrekvensbandet tagits i bruk, och det finns inte många resurser tillgängliga för 5G-utveckling;

2. Ju högre frekvens, desto mer information kan laddas, desto rikare resurser och därmed högre överföringshastighet (till exempel kan endast fem 20 MHz-kanaler delas upp i 100 MHz, medan 50 20 MHz-kanaler kan delas upp i 1 GHz). På grund av resonansfenomenet orsakat av belastning och påverkan av transmissionsledningseffekten, ju högre frekvensen av elektromagnetiska vågor är, desto kraftigare blir dämpningen. 

För att uppnå effektiv överföring vid höga frekvenser är det nödvändigt att kontrollera signalförlusten på sändtagaren och överföringsenheterna, och motsvarande lagerenheter kommer att bytas från vanliga plattor tidigare till högfrekventa plattor (såsom Rogers PCB RO4350-material). Mer specifikt använde terminalantennen ursprungligen FPC (flexibelt kretskort) med PI som huvudmaterial, men på grund av den dielektriska konstanten (Dk, mediets förmåga att blockera elektroner) och den dielektriska förlusten (Df, överföringsmediets förmåga att omvandla elektrisk energi till värmeenergi) är båda höga, så överföringseffektiviteten är låg. Därför blir trenden att ersätta PI med flytande kristallpolymer (LCP) med lägre Dk och Df alltmer framträdande. 

För närvarande har LCP introducerats i Apples mobiltelefoner, och LCP-material förväntas bli vanliga material i framtiden. Om vi ​​tar Apple som exempel kostar en enda LCP-modul i iPhone X cirka 4–5 USD/antenn.

Basstationen behöver också högfrekventa material (såsom Rogers PCB RO4350-material). För närvarande är det vanligaste sättet att använda polytetrafluoreten (PTFE) eller kolväte-PCB (med mycket goda dielektriska egenskaper). Enhetskostnaden ökar med cirka 1.5–3 gånger. Ett högfrekvent AC-kort behövs vid 3G/4G-basstationens RRU. Bland dessa behövs högfrekventa material (såsom Rogers PCB RO4350-material) för kretskortet i RF-effektförstärkare. Efterfrågan på högfrekventa kretskort (såsom Rogers PCB RO4350-material) för 5G AAU mellan- och högfrekventa växelströmskort kommer att öka, och mängden högfrekventa material som används i kretskort kommer att öka, vilket ökar värdet på ett enda kort.

Högfrekventa kretskort är en speciell typ av kopparbeklätt laminat med högfrekvent mikrovågssubstrat, även kallat högfrekvent mikrovågskretskort, som kan bearbetas till högfrekventa kretskort genom vidare bearbetning. Rogers kretskort tillverkat av Rogers PCB-högfrekvent material används ofta inom kommunikationsbasstationer och antenner inom flyg, med hög efterfrågan och lovande marknadsutsikter.

Som världens ledande leverantör av specialplattor har Rogers Board en global marknadsandel på över 50 % och 20 års branscherfarenhet inom området radiofrekvens för basstationsantenner. Företaget har etablerat ett tredje FoU-center i USA med fokus på FoU av 5G-produkter och har lanserat ett högfrekvenskort för 5G-antenn RF. Med expansionen av den kommersiella 5G-skalan är företaget på väg att inleda högpresterande flexibilitet.

Marknaden är medveten om att 5G har en stor efterfrågan på högfrekvenskort, men den vet inte att den största efterfrågeelasticiteten är Rogers PCB-kort för basstationsantenner. Eftersom frekvensbandet för 5G-applikationer är högre än 4G är det nödvändigt att anpassa sig till Rogers PCB-kort för millimetervåg, och utvecklingstrenden för antenner kommer att vända sig mot multimottagning, multisändning och miniatyrisering. Antalet antennportar har ökat från traditionella 4-portar och 8-portar till 64-portar och 128-portar, och efterfrågan på Rogers PCB-kort för antennapplikationer har ökat dramatiskt.

Efter branschundersökningar uppskattas det konservativt att anskaffningskostnaden för initialiseringsmaterial för en 5G-antenn är 3–4 gånger högre än för en 4G-multimodantenn, och antalet Rogers PCB-kort som används i multimottagar- och multisändarantenner är högre än för multimodantenner. Därför utökas marknadsutrymmet för högfrekvenskort för en 5G-basstationsantenn med minst 4–6 gånger. Med tillkomsten av den kommersiella 5G-eran har marknaden för Rogers PCB-kort breda möjligheter.