【应用】具有高散热，空间稳定性以及安装又是的厚金属覆层高频层压板

时间： 2018-03-06 来源：ROGERS(世强编辑整理) 作者：馨小喵

技术问答

除了常规的单面或双面覆铜箔基板之外，高频层压材料也可以在一面用厚金属，另一面用铜箔，厚金属通常在0.020至0.500英寸的厚度范围内,它用作带状线和微带电路板的接地面，如图1所示。ROGERS公司通过将一面用厚金属一面用铜箔的高频层压材料与双面覆铜的材料进行比较，来说明其在设计、工艺和性能上的优势，同时也对厚金属选择、层压板加工与应用进行了说明。

图1 用厚金属覆层的材料图示

一、优势

1、散热

玻纤增强的PTFE复合材料如RT/duroid^® 5880层压材料，或陶瓷PTFE材料例如RT/duroid^® 6010层压材料，它们都具有相对较低的导热率值（与铝金属的约220Wm^-1K^-1或氧化铝9.7-15.6 Wm^-1K^-1相比，典型值分别为0.26和0.41Wm^-1K^-1）。在高功率应用中，设计人员必须适应有源器件的散热、导体电阻损耗和介质损耗。厚金属接地面会提供高热流量以保持元件温度受到控制，通过二极管或电阻器之类的有源或无源元件直接安装在通过电介质机加工的狭槽或盲孔中的接地面，以提供最大的散热。此外，对于承载高电流的电路走线而言，散热器接地层和绝缘体的直接结合能使热流路径最小化。

2、连接器安装

当电路板和外壳是一个封装的独立部件时，可能会出现电路板和外壳之间的热膨胀系数（CTE）不匹配，从而导致连接器引脚连接到电路板上的热循环金属失效，甚至在组装期间导致对准问题，而厚金属覆盖层压板通过以下两种方式解决该问题：（1）叠层的复合X、Y平面CTE由较厚的厚金属层支配；（2）连接器主体可以直接将边缘安装到由电路板的接地面形成的刚性整体底盘上，如图2所示。

图2 边缘带有用于安装螺钉的插槽以便垂直调整

3、元件安装

有源和无源电路元件都可以直接安装在通过电介质铣削的槽或盲孔中的接地平面上。此外，厚的金属接地面为连接提供了一个坚固的基座，选择一个尽可能匹配组件CTE的金属可以提高极端热循环环境的可靠性与安装元件的可靠性。

4、导体的热应力开裂

如图3所示，极端的热冲击或循环环境可能会导致只有薄铜箔覆盖层的电路板开裂失效，而一个厚的铜接地面将把几乎所有的张力放在软电介质上，以使问题最小化。

图3 热循环后导体开裂

5、空间稳定性

通常通过将箔层和基底层夹紧并加热至高于327℃（620°F）的PTFE结晶熔点温度，从而把铜箔层压到基于PTFE的电介质上。在这过程中，铜箔与电介质基材之间的CTE不匹配会导致在层压材料冷却时内部的应变发展，这种应变根据层压板中各层的相对厚度分布在基材和较高模量的箔之间。虽然较厚的金属通过与较薄金属相同的高温工艺进行层压，内部应变仍然存在，但是更多地由基底承受，相对来说，厚金属包层厚度至少应为介质厚度的二至三倍，会具有更好的空间稳定性。

6、外壳

微带电路板通常安装在金属外壳中以保护有源元件，厚金属层可以用机械螺钉轻松安装，通过对电介质进行扩孔，可以消除螺钉头下PTFE基底的变形和松动。

二、厚金属选择

在厚金属选择上，通常选择铝、黄铜和铜作为厚金属覆层，其中最常见的是铝。首先，从性能上对它们进行比较，如图4展示了三种厚金属选项的典型属性。

图4 厚金属选项的典型属性

图5展示了覆厚金属层压板的典型属性。

图5 厚金属覆层的层压板典型性能

图6给出了金属厚度选项，这些厚度和公差被认为是行业标准。需要注意的是，TMM材料不提供铜包层。

图6 行业厚度（英寸）

除了考虑以上典型性能之外，还需要考虑成本、功率、射频损耗等因素。对于给定的厚度，铝的单位面积成本最低，但如果厚度是由机械强度的要求而决定的，那么黄铜可能是最好的选择。此外，铜最适合需要高散热与高导热性的高功率应用，它具有两倍于铝的导热率和三倍于黄铜的导热率，而具有高特定热量的铝尤其适合短期的高加热速率的工作。在高频时，导体损耗变得非常重要，它是电阻率和表面粗糙度的函数，可以通过指定更平滑的电介质/接地平面界面来最小化，铜或铝比黄铜更适合高频率、低损耗的应用，因为黄铜的电阻率较高。

三、厚金属覆层的层压板加工

加工过程中，厚金属接地面容易受到某些工艺解决方案的影响，如浸渍抛光，电镀槽或蚀刻剂，这种情况需要对厚金属进行掩盖：（1）胶带快速，方便，成本低，可以遮盖不平整的表面；（2）光刻胶膜是一种用于打印不复杂表面的胶带的替代品；（3）通过喷涂等方式施加的液体光刻胶对于复杂的曲面表面是有效的；（4）采用类似于液体抗蚀剂的漆，其优点是较高粘度的漆将覆盖小到中等直径的孔。

四、应用

具有厚金属覆层的RT/duroid^®层压板在微波设计中越来越受欢迎，其中厚金属覆层的高Dk材料（如RT/duroid^® 6010陶瓷填充PTFE复合材料）由于其具有较低的成本、良好的热管理和尺寸稳定性，因此逐渐取代了功率放大器应用中的氧化铝基板。此外，厚金属覆层的低Dk材料RT/duroid^® 5880微波层压板正在用于许多带状线和微带线设计，包括大型天线阵列中的辐射元件、移相器、功率分配器和这些天线的馈电网络、分立式微波器件封装如滤波器、耦合器和开关等。

技术顾问：winthony

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（0）

暂无评论

【应用】通往5G之路：新兴5G市场上高频板材的机遇与选型

Rogers公司从5G的市场驱动力、5G的定义、5G应用的板材选型三个方面介绍了Rogers公司适用于微波不同频段的高频材料，这些材料分别具有低损耗、低成本、便于加工等特点，适用于大规模MIMO系统、物联网、车联网等应用。

应用方案发布时间 : 2018-03-15

【技术】通往5G之路：如何用PTFE和热固型高频板材去加工5G应用中的多层板

在5G应用设计中，PTFE基板有很好的射频性能与极低的插损，但人们在多层板设计时往往对PTFE有所顾忌，Rogers公司通过比较PTFE与FR4在加工过程中的相同与不同之处，以期帮助大家了解如何用PTFE和热固型高频板材进行多层板设计与加工。

应用方案发布时间 : 2018-03-15

【应用】可应用于汽车雷达的ROGERS高频层压板

罗杰斯（Rogers）公司作为创新材料解决方案技术和市场的领先者，能够提供高性能PCB层压板用于汽车24 GHz和77 GHz雷达传感器，具有低介电常数3.00（+/- 0.04）和低耗散因子0.0013@10GHz，来应用于先进的驾驶辅助系统中。

应用方案发布时间 : 2018-03-02

Rogers（罗杰斯） RO3000系列线路板材料RO3003/RO3006/RO3010/RO3035高频层压板数据手册

型号- 3003 24X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,RO3000,3003 12X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0400+-002/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3010 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 12X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,3010 18X12 H1/H1 0050+-0005/DI,3010 18X12 1E/1E 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,RO3035™,3003 24X18 H1/H1 0600+-003/DI,RO3003™,3003 12X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,RO3006PTFE 陶瓷,3003 12X18 HH/HH 0200+-001/DI,3003 24X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,RO3003陶瓷聚四氟乙烯粘结片,3003 12X18 H1/H1 0600+-003/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0200+-001/DI,3003 24X18 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5R/5R 0100+-0007/DI,3010 18X12 H1/H1 0250+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3006 18X12 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 HH/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 H1/H1 0200+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 2ED/2ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 HH/HH 0400+-002/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,RO3000® SERIES,3006 18X12 HH/HH 0050+-0005/DI,RO3006™,3003 24X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,RO3035PTFE 陶瓷,3003 12X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,RO3010™,RO3010陶瓷聚四氟乙烯粘结片,3003 24X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 12X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 12X18 2ED/2ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 12X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 HH/H2 0050+-0005/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 24X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0050+-0005/DI,3006 24X18 H1/H1 0250+-001/DI,RO3010PTFE 陶瓷,RO3006陶瓷聚四氟乙烯粘结片,3003 24X18 5R/5R R3 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,RO3003PTFE 陶瓷,3003 24X18 5ED/1ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,3035 18X12 1E/1E 0050+-0005/DI,3003 12X18 5RD/5RD 0100+-0007/DI,3003 24X18 H1/H1 0200+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 1RD/1RD 0600+-003/DI,3003 12X18 HH/HH 0400+-002/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 H1/H1 0100+-0007/DI

数据手册 - ROGERS - Revised 1105 - 2015年04月05日 PDF 英文下载

Rogers（罗杰斯） RT/duroid 5870与RT/duroid 5880 高性能板材数据手册

型号- 5880 18X12 HH/HH 0620+-002/DI,RT/DUROID 5880PTFE 玻璃纤维,RT/DUROID 5880NS PTFE 玻璃纤维,5880 18X24 H1/H1 0600+-002/DI,5880 18X12 5E/040AL 0200+-001/,5880 18X12 HH/HH 1250+-004/DI,RT/DUROID 5880NS填充PTFE复合材料,5880 18X48 5E/5E 0400+-0015/DI,5880 18X12 1E/1E 0100+-0007/DI,5870 18X24 2E/2E 0310+-001/DI,5880 18X12 HH/HH 0200+-001/DI,5880NS 18X12 HH/HH 0050+-0005/DI,5880 18X12 H1/H1 0310+-001/DI,5880 18X12 1E/187BR 0200+-001/DI,5880 18X24 HH/HH 0400+-0015/DI,5880NS 18X24 H1/H1 0100+-0007/DI,5880 18X24 H1/H1 1250+-004/DI,5880 18X12 5R/5R 0620+-002/DI,5880 18X24 H1/H1 0200+-001/DI,RT/DUROID® 5880,5880NS 18X24 HH/HH 0100+-0007/DI,5880 18X12 HH/HH 0310+-001/DI,5880 18X24 HH/063AL 0200+-001/DI,5880 18X24 HH/HH 0750+-003/DI,5880 18X24 HH/HH 0620+-002/DI,5880 18X24 1E/1E 0100+-0007/DI,5880 18X24 HH/HH 0200+-001/DI,5880 18X12 5R/5R 0310+-001/DI,5880 18X12 5E/040AL 0100+-0007/DI,5880 18X24 5E/063AL 0200+-001/DI,RT/DUROID 5000,RT/DUROID 5870 PTFE 玻璃纤维,5880 18X12 5E/040AL 0400+-0015,5880 18X12 5E/5E 0400+-0015/DI,5880 18X24 HH/HH 0310+-001/DI,RT/DUROID® 5870

数据手册 - ROGERS - Revised 03/2011, 0939-0311-0.5 - 2013年04月30日 PDF 英文下载

ROGERS高导热层压板/半固化片材料/电路材料/陶瓷填料PTFE层压板应用于汽车电子系统

罗杰斯ROGERS是世界创新材料解决方案的技术与市场领导者，为汽车应用提供高性能电路层压板材料，包括各种电力电子的电路材料、射频（RF）与毫米波电路材料。

厂牌及品类发布时间 : 2020-03-26

Rogers（罗杰斯） RO3000,RO3200系列高频层压板的加工指南（中文）

型号- 3003 24X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,RO3200,3210 18X24 1E/1E 0500+-002/DI,RO3000,3003 12X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0400+-002/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0050+-0005/DI,3010 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3206 18X12 1E/1E 0250+-001/DI,3003 12X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,3010 18X12 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3203 12X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0350+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,3003 24X18 H1/H1 0600+-003/DI,RO3006PTFE 陶瓷,3003 12X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,3003 24X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,3003 12X18 H1/H1 0600+-003/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,RO3203PTFE 陶瓷玻璃布,3003 24X18 HH/HH 0200+-001/DI,3003 24X18 H1/H1 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5R/5R 0100+-0007/DI,3010 18X12 H1/H1 0250+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3010 24X18 HH/HH 0250+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 HH/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0300+-0015/DI,3003 12X18 H1/H1 0200+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,3003 24X18 HH/HH 0050+-0005/DI,RO3206PTFE 陶瓷玻璃布,3003 12X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 2ED/2ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 HH/HH 0400+-002/DI,3210 18X12 1E/1E 0250+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0100+-0007/DI,3006 18X12 HH/HH 0050+-0005/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0150+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,RO3035PTFE 陶瓷,3003 12X18 1ED/1ED 0350+-0015/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 12X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 12X18 2ED/2ED 0050+-0005/DI,3003 24X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 12X18 HH/HH 0600+-003/DI,3003 24X18 H1/H1 0100+-0007/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0600+-003/DI,3003 24X18 HH/H2 0050+-0005/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0900+-004/DI,3003 24X18 H1/H1 0300+-0015/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 HH/HH 0050+-0005/DI,3006 24X18 H1/H1 0250+-001/DI,RO3010PTFE 陶瓷,3003 24X18 5R/5R R3 0050+-0005/DI,3210 18X12 1E/1E 0500+-002/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0100+-0007/DI,RO3003PTFE 陶瓷,3003 24X18 5ED/1ED 0050+-0005/DI,3035 18X12 1E/1E 0050+-0005/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,3003 12X18 5RD/5RD 0100+-0007/DI,3003 24X18 H1/H1 0200+-001/DI,3003 24X18 1ED/1ED 0300+-0015/DI,3003 24X18 1RD/1RD 0600+-003/DI,3203 24X18 HH/HH 0200+-001/DI,RO3210PTFE 陶瓷玻璃布,3206 24X18 HH/HH 0250+-001/DI,3003 12X18 HH/HH 0400+-002/DI,3203 18X48 5E/5E 0300+-0015/DI,3003 12X18 1ED/1ED 0200+-001/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0150+-001/DI,3003 12X18 H1/H1 0100+-0007/DI

用户指南 - ROGERS - 2016年07月18日 PDF 中文下载