Rogers PCB Nedir?

Elektronik teknolojisinin gelişmesiyle birlikte elektronik ürünlerin üretiminde yüksek frekanslı malzemeler gibi daha fazla malzemeye ihtiyaç duyulmaktadır.

Örnek olarak Rogers PCB'yi ele alalım. Rogers PCB malzemesi, Rogers Company tarafından üretilen ve geleneksel epoksi reçine PCB kartlarından farklı bir tür yüksek frekanslı karttır. Ortasında cam elyafı bulunmaz ve seramik bazlı bir yüksek frekanslı malzemedir. Devrenin çalışma frekansı 500 MHz'in üzerinde olduğunda, tasarım mühendislerinin kullanabileceği malzeme yelpazesi büyük ölçüde daralır.

Rogers PCB malzemesi mükemmel dielektrik sabiti ve sıcaklık kararlılığına sahiptir ve dielektrik sabitinin termal genleşme katsayısı, bakır folyonunkiyle oldukça tutarlıdır; bu da PTFE politetrafloroetilen alt tabakanın eksikliklerini gidermek için kullanılabilir. Yüksek hızlı tasarımların yanı sıra ticari mikrodalga ve RF uygulamaları için de oldukça uygundur.

Düşük su emilimi sayesinde yüksek nemli ortamlarda ideal bir seçim olarak kullanılabilir, yüksek frekanslı pano sektöründeki müşterilere en kaliteli malzemeleri ve ilgili kaynakları sağlar ve temel olarak ürün kalitesini kontrol eder.

Genel olarak, Rogers PCB yüksek frekanslı kart, frekansı 1 GHz'in üzerinde olan PCB baskılı devre kartı olarak tanımlanabilir. Fiziksel performansı, doğruluğu ve teknik parametreleri oldukça zorludur ve genellikle haberleşme sistemleri, otomobil çarpışma önleme sistemleri, uydu sistemleri, radyo sistemleri ve diğer alanlarda kullanılır.

Rogers PCB Kart Malzeme Serisinin Sınıflandırılması

Rogers PCB kart malzemesi RO3000® serisi:

Seramik dolgulu PTFE devre malzemelerine dayanan modeller RO3003G2™, RO3003™, RO3203™, RO3035™, RO3006™, RO3010™, RO3210™'dur. Rogers PCB kart malzemesi RO4000® serisi: Seramik dolgulu hidrokarbon laminat ve prepreg Ro4000, sektörde lider bir ürün serisidir. Modeller şunlardır: RO4003C, RO4350b, RO4360G2, RO4830, RO4835T, RO4533, RO4534, RO4535, RO4725JXR ve RO4730G3.

Rogers PCB kart malzemesi RT/duroid® Laminat:

RT/Duroid® yüksek frekanslı devre malzemesi, yüksek güvenilirlik, havacılık ve ulusal savunma uygulamaları için uygun, PTFE dolgu maddesi (rastgele cam elyaf veya seramik) içeren bir kompozit laminattır. RT/duroid® 5880, RT/duroid® 5880lz, RT/duroid® 5870, RT/duroid® 6002, RT/duroid® 6202 vb. içerir.

Rogers PCB kart malzemesi TMM® serisi:

Seramik, hidrokarbon ve termoset polimer esaslı kompozit malzemeler, model numaraları: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i ve TMM13i vb.

Rogers PCB Parametrelerinin Ayrıntılı Analizi

1. Rogers PCB board alt tabakası düşük su emilimine sahiptir ve yüksek su emilimi ıslak olduğunda dielektrik sabitine ve dielektrik kaybına neden olur.

2. Rogers PCB board alt tabakasının ve bakır folyonun termal genleşme katsayıları tutarlı olmalıdır, aksi takdirde ısı ve soğuk değişimi sırasında bakır folyo ayrılacaktır.

3. Rogers PCB kartı altlık malzemesinin dielektrik kaybı (Df) küçük olmalıdır; bu da sinyal iletiminin kalitesini büyük ölçüde etkiler. Dielektrik kayıp ne kadar küçükse, sinyal kaybı da o kadar küçük olur.

4. Rogers PCB kartı alt tabakasının dielektrik sabiti (Dk) küçük ve kararlı olmalıdır. Genel olarak, ne kadar küçükse o kadar iyidir; sinyal iletim hızı, malzemenin dielektrik sabitinin kareköküyle ters orantılıdır. Yüksek dielektrik sabiti, sinyal iletiminde gecikmeye neden olabilir.

Günümüzde küresel 5G altyapısı hızla gelişmektedir. Geleneksel 3G/4G baz istasyonu dağıtık mimarisi, RRU ve anten besleyici sistemlerinin besleyiciye bağlandığı BBU, RRU ve anten besleyici sistemleri olarak ikiye ayrılabilir. Yüksek frekansla birlikte iletim kaybı riski arttığından, entegre RRU ve anten besleyici sistemlerinin mimarisi, besleyicideki sinyal kaybını azaltabilir ve iletim verimliliğini artırabilir. Yüksek entegrasyon, çok sayıda dağınık bileşenin PCB kartlarıyla değiştirilmesi anlamına gelir ve bu da sonuçta PCB'nin birim kullanımını artırır.

Bazı Rogers PCB Malzeme Özellikleri

 Hızlı PCB prototiplemede Rogers PCB, belirli bir teknik eşik değerine sahip, kullanımı zor ve maliyeti yüksek özel bir devre kartıdır. Genel PCB prova fabrikaları, üretimi çok zahmetlidir veya müşteri siparişlerinin az olması nedeniyle bunu yapmak istemezler veya nadiren yaparlar.

Rogers PCB RO4350B malzemesi, RF mühendislerinin ağ eşleştirme, iletim hatlarının empedans kontrolü vb. gibi devreleri kolayca tasarlamalarına olanak tanır. Düşük dielektrik kaybı sayesinde RO4350B, yüksek frekanslı uygulamalarda sıradan devre kartı malzemelerine göre daha fazla avantaja sahiptir. Dielektrik sabitinin sıcaklığa bağlı dalgalanması, benzer malzemeler arasında neredeyse en düşük seviyededir. Geniş bir frekans aralığında dielektrik sabiti oldukça kararlıdır (3.48) ve önerilen tasarım değeri 3.66'dır. LoPra™ bakır folyo, ekleme kaybını azaltabilir. Bu da malzemeyi geniş bant uygulamaları için uygun hale getirir.

Rogers PCB RO4003 malzemesi geleneksel bir naylon fırça ile çıkarılabilir. Bakırın elektriksiz elektrokaplanmasından önce özel bir işlem gerekmez. Kart, geleneksel bir epoksi reçine/cam işlemiyle işlenmelidir. Genellikle delme deliğini çıkarmaya gerek yoktur çünkü yüksek TG reçine sistemi (280°C+[536°F]]) delme işlemi sırasında kolayca renk değiştirmez. Leke agresif delme işlemlerinden kaynaklanıyorsa, reçine standart bir CF4/O2 plazma çevrimi veya çift alkali permanganat işlemi ile çıkarılabilir.

RO4000 malzemelerinin pişirme gereksinimleri epoksi reçine/cam ile aynıdır. Genellikle, epoksi reçine/cam plakayı pişirmeyen ekipmanın RO4003 plakayı pişirmesine gerek yoktur. Epoksi reçine/fırınlanmış camı geleneksel işlemin bir parçası olarak monte etmek için, 300°F, 250 F (121 C-149 C) sıcaklıkta 1 ila 2 saat pişirmenizi öneririz. RO4003 alev geciktirici içermez. Kızılötesi (IR) ünitelerde paketlenmiş veya çok düşük iletim hızında çalışan levhaların 700 F (371 C)'nin üzerinde sıcaklıklara ulaşabileceği anlaşılabilir. RO4003 bu yüksek sıcaklıklarda yanmaya başlayabilir. Kızılötesi reflü cihazını veya bu yüksek sıcaklıklara ulaşabilen diğer ekipmanları kullanan sistem, herhangi bir risk olmadığından emin olmak için gerekli önlemleri almalıdır.

RO3003, ticari mikrodalga ve radyo frekansı uygulamalarında kullanılan, yüksek frekanslı devre malzemeleri için seramik dolgulu bir PTFE kompozittir. Bu ürün serisi, rekabetçi fiyatlarla mükemmel elektriksel ve mekanik kararlılık sağlamak üzere tasarlanmıştır. Rogers PCB Ro3003 malzemesi, oda sıcaklığında PTFE cam malzeme kullanıldığında dielektrik sabitindeki değişimi ortadan kaldırarak tüm sıcaklık aralığında mükemmel dielektrik sabiti kararlılığına sahiptir. Ayrıca, Ro3003 laminatın kayıp katsayısı 0.0013 ila 10 GHz kadar düşüktür.

PCBasic Hakkında

Projelerinizde zaman paradır ve PCBtemel alır. PCBasic bir PCB montaj şirketi her seferinde hızlı ve kusursuz sonuçlar veren kapsamlı PCB montaj hizmetleri Her adımda uzman mühendislik desteği sağlayarak her panoda en yüksek kaliteyi garanti altına alıyoruz. Önde gelen bir PCB montaj üreticisi, Tedarik zincirinizi kolaylaştıran tek noktadan çözüm sunuyoruz. Gelişmiş çözümlerimiz ile iş ortaklığı yapıyoruz. PCB prototip fabrikası Hızlı geri dönüşler ve güvenebileceğiniz üstün sonuçlar için.

FR4 Malzemesi Nedir?

FR4 veya Rogers PCB'leri arasında seçim yapmadan önce, hangi FR4 malzemesine ihtiyacınız olduğunu belirlemek çok önemlidir. FR4 malzemesi, fiberglas kumaşın epoksi reçine ile lamine edilmesiyle üretilen devre kartları için oldukça yaygın bir alt tabakadır. En büyük avantajları düşük maliyeti ve iyi mekanik mukavemetidir, bu nedenle bilgisayar anakartları ve TV devre kartları gibi çeşitli genel elektronik ürünlerde yaygın olarak kullanılır.

Ancak devrenizin yüksek frekanslı sinyalleri iletmesi gerektiğinde, FR4 malzemesi yetersiz kalmaktadır. Çünkü dielektrik sabiti frekansla değişmekte ve bu da büyük sinyal kayıplarına ve performans düşüklüğüne yol açmaktadır.

FR4 veya Rogers PCB Malzemeleri: Hangisini Seçmeliyiz?

İşte FR4 dielektrik malzemesi ile Rogers PCB malzemesi arasındaki temel özellikler, performans ve uygulama uygunluğundaki farklılıkları gösteren karşılaştırma tablosu:

FR4 dielektrik malzeme ile Rogers PCB malzemesi arasında seçim yaparken en önemli faktör devrenizin nerede kullanılacağıdır:

FR4: Eğer kısıtlı bir bütçeyle genel amaçlı, düşük frekanslı elektronik ürünler üzerinde çalışıyorsanız, FR4 sizin için fazlasıyla yeterli olacaktır.

Rogers PCB: Ancak devrenizin RF sinyallerini, mikrodalgaları veya yüksek hızlı dijital sinyalleri (örneğin 5G iletişimi veya radar sistemleri) işlemesi gerekiyorsa, daha istikrarlı performans ve daha düşük sinyal kaybı sundukları için Rogers PCB'leri kullanmak daha iyidir.

Elbette, bazen her iki malzeme birlikte de kullanılabilir; örneğin Rogers devre kartı malzemesi ve FR4 dielektrik malzemesi aynı kartta birleştirilebilir. Bu şekilde, performansı garanti altına alırken aynı zamanda maliyet tasarrufu da sağlayabilirsiniz. Bu, birçok gelişmiş uygulamada yaygın bir yaklaşımdır.

Rogers PCB ve PTFE PCB: Yüksek Frekanslı PCB'ler

Radyo frekansı (RF) ve mikrodalga alanlarında, PTFE PCB (politetrafloroetilen PCB) çok önemli bir yüksek frekanslı devre kartıdır. En önemli özellikleri son derece düşük sinyal kaybı, güçlü iletim performansı ve yüksek sıcaklıklara dayanabilmesidir. Bu nedenle, radarlar, uydu iletişim sistemleri, 5G baz istasyonları, yüksek frekanslı iletişim modülleri vb. gibi yüksek performans gerektiren bazı cihazlarda sıklıkla kullanılır.

Birçok yüksek kaliteli Rogers PCB malzemesi aslında PTFE esas alınarak geliştirilmiştir. Örneğin, Rogers'ın RT/duroid serisi ve RO3000 serisi, PTFE PCB'lere aittir. Bu malzemeler, yüksek frekanslı ortamlarda çok düşük sinyal iletim kaybıyla kararlı bir dielektrik sabiti koruyabilir ve bu da onları yüksek hızlı ve RF devreleri için oldukça uygun hale getirir.

Buna karşılık, geleneksel FR4 PCB'ler yüksek frekanslarda daha düşük performans gösterir: dielektrik sabitleri dengesizdir ve sinyaller zayıflamaya eğilimlidir, bu da yüksek performanslı ürünler üretmeyi imkansız hale getirir. Dolayısıyla, 5G veya radar gibi yüksek frekanslı veya yüksek güvenilirlik gerektiren projeler üzerinde çalışıyorsanız, Rogers devre kartı malzemeleri veya PTFE PCB'leri tercih etmeniz daha uygun olacaktır.

Yüksek Frekanslı Bant, PCB Malzemelerinin Yüksek Frekanslı Olmasını Zorluyor

Günümüzde küresel 5G altyapısı hızla gelişmektedir. Geleneksel 3G/4G baz istasyonu dağıtık mimarisi, RRU ve anten besleyici sistemlerinin besleyiciye bağlandığı BBU, RRU ve anten besleyici sistemleri olarak ikiye ayrılabilir. Yüksek frekansla birlikte iletim kaybı riski arttığından, entegre RRU ve anten besleyici sistemlerinin mimarisi, besleyicideki sinyal kaybını azaltabilir ve iletim verimliliğini artırabilir. Yüksek entegrasyon, çok sayıda dağınık bileşenin PCB kartlarıyla değiştirilmesini sağlar ve bu da sonuçta PCB'nin birim kullanımını artırır.

5G dönemi yüksek frekans bandından faydalanmak zorundadır (3GPP, 5GNR tarafından desteklenen frekans aralığının 450MHz-52.6GHz olduğunu belirtmiştir) çünkü:

1. İlk dört nesil iletişim teknolojilerinin yinelemesinden sonra, düşük frekans bandındaki kaynaklar tükenmiş olup, 5G geliştirme için kullanılabilecek çok fazla kaynak kalmamıştır;

2. Frekans ne kadar yüksekse, o kadar fazla bilgi yüklenebilir, kaynaklar o kadar zengin olur ve dolayısıyla iletim hızı da o kadar yüksek olur (örneğin, 20 MHz'de yalnızca beş adet 100 MHz kanalı bölünebilirken, 50 GHz'de 20 adet 1 MHz kanalı bölünebilir). Yükün neden olduğu rezonans olayı ve iletim hattı etkisinin etkisi nedeniyle, elektromanyetik dalgaların frekansı ne kadar yüksekse, zayıflama da o kadar şiddetli olur. 

Yüksek frekansta verimli bir iletim sağlamak için, alıcı-verici ve iletim cihazlarındaki sinyal kayıplarının kontrol altına alınması ve ilgili taşıyıcı cihazların geçmişteki sıradan plakalardan yüksek frekanslı plakalara (örneğin Rogers PCB RO4350 malzemesi) dönüştürülmesi gerekmektedir. Özellikle, terminal anteni başlangıçta ana malzeme olarak PI kullanılan FPC (esnek baskılı devre kartı) kullanmıştır, ancak hem dielektrik sabiti (Dk, ortamın elektronları engelleme yeteneği) hem de dielektrik kaybı (Df, iletim ortamının elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürme yeteneği) yüksek olduğundan, iletim verimliliği düşüktür. Bu nedenle, PI yerine daha düşük Dk ve Df değerlerine sahip sıvı kristal polimer (LCP) kullanma eğilimi giderek daha belirgin hale gelmektedir. 

Şu anda Apple cep telefonlarında LCP kullanılıyor ve LCP malzemelerinin gelecekte ana akım malzemeler haline gelmesi bekleniyor. Apple örneğini ele alırsak, iPhone X'teki tek bir LCP modülünün anten başına maliyeti yaklaşık 4-5 ABD dolarıdır.

Baz istasyonunun ayrıca yüksek frekanslı malzemelere (örneğin Rogers PCB RO4350 malzemesi) ihtiyacı vardır. Şu anda, yaygın olarak politetrafloroetilen (PTFE) veya hidrokarbon PCB (çok iyi dielektrik özelliklere sahip) kullanılmaktadır. Birim maliyet yaklaşık 1.5-3 kat artmaktadır. 3G/4G baz istasyonu RRU'sunda yüksek frekanslı bir AC devre kartına ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlar arasında, RF güç amplifikatörlerinin PCB'leri için yüksek frekanslı malzemeler (örneğin Rogers PCB RO4350 malzemesi) gerekmektedir. 4350G AAU orta ve yüksek frekanslı AC devre kartları için yüksek frekanslı (örneğin Rogers PCB RO5 malzemesi) PCB devre kartlarına olan talep artacak ve PCB devre kartlarında kullanılan yüksek frekanslı malzemelerin miktarı artacak, böylece tek bir devre kartının değeri artacaktır.

Yüksek frekanslı PCB kartı, yüksek frekanslı mikrodalga alt tabakalı, bakır kaplı özel bir laminat türüdür. Yüksek frekanslı mikrodalga PCB kartı olarak da adlandırılır ve ileri işlemlerle yüksek frekanslı PCB'ye dönüştürülebilir. Rogers PCB yüksek frekanslı malzemeden üretilen Rogers PCB kartı, iletişim baz istasyonlarında ve anten havacılıkta yaygın olarak kullanılmakta olup, yüksek talep ve gelecek vaat eden pazar beklentilerine sahiptir.

Dünyanın lider özel plaka tedarikçisi olan Rogers Board, %50'nin üzerinde küresel pazar payına ve baz istasyonu anten radyo frekansı alanında 20 yıllık sektör deneyimine sahiptir. Şirket, Amerika Birleşik Devletleri'nde 5G ürünlerinin Ar-Ge'sine odaklanan üçüncü bir Ar-Ge merkezi kurmuş ve 5G anten RF için yüksek frekanslı bir kart piyasaya sürmüştür. 5G ticari ölçeğinin genişlemesiyle birlikte şirket, yüksek performanslı esnekliğe de adım atmaya hazırlanıyor.

Piyasa, 5G'nin yüksek frekanslı kartlara olan talebinin büyük olduğunun farkında, ancak en büyük talep esnekliğinin baz istasyonu antenleri için Rogers PCB kartı olduğunu bilmiyor. 5G uygulamasının frekans bandı 4G'den daha yüksek olduğundan, milimetre dalga Rogers PCB kartına uyum sağlamak gerekiyor ve antenin gelişim trendi çoklu alım, çoklu iletim ve minyatürleştirmeye doğru kayacak. Anten portlarının sayısı geleneksel 4 ve 8 porttan 64 ve 128 porta çıkarken, anten uygulamaları için Rogers PCB kartına olan talep önemli ölçüde arttı.

Sektör araştırmaları sonucunda, 5G anteni için başlatma malzemelerinin tedarik maliyetinin muhafazakar bir tahminle, 3G çok modlu antenin 4-4 katı olduğu ve çok alıcılı ve çok vericili antenlerde kullanılan Rogers PCB kartlarının sayısının çok modlu antenlerden daha fazla olduğu tahmin edilmektedir. Bu nedenle, 5G baz istasyonu anteni için yüksek frekanslı bir kartın pazar alanı en az 4-6 kat genişlemektedir. 5G ticari döneminin başlamasıyla birlikte, Rogers PCB kartı pazarı geniş bir potansiyele sahiptir.