【选型】混合高频多层PCB材料如何选？

时间： 2016-06-30 来源：Rogers（世强翻译）

技术问答

混合多层PCB板材料与传统的多层PCB板材料相比，其关键特性有很大的不同。其不仅可以采用高频材料和FR4混合的多层PCB材料，也可以采用不同介电常数的高频材料混合的多层PCB材料。随着技术的发展，混合的结构也被越来越多的人所了解。同时，也为设计师和厂商带来了更多的收益和必须接受的挑战。

混合多层PCB材料的选择主要考虑如下三个因素：价格、可靠性、电特性。高频电路板的价格通常都高于FR4。有时会选用两种不同材料的组合去解决成本问题。多数情况下，多层PCB中，和电路有关的那些层是比较重要的，而其它层就显得没那么关键。在这种情况下，价格低的FR4材料就可以用在和电路无关的那些层，而价格高的高频板材用在和电路相关的那些层。

当混合多层板材料中有一种材料具有高CTE的特性时，为了提高可靠性，就必须考虑混合多层PCB了。一些高频的PTFE材料有很好的CTE特性，但是其可靠性是需要重点关注的地方。当低CTE特性的FR4和高CTE的材料一起组成多层PCB时，其合成CTE需要在可接受范围之内。

为达到更好的电特性，有些混合多层PCB材料还会包含不同介电常数的材料。比如有些耦合器和滤波器，使用不同介电常数的材料往往具有更大的优势。

虽然在RF4和高频电路板一起使用时有些兼容性的问题，但这种用法还是变得越来越多。同时，一些与制造相关的问题也需要多加注意。

混合多层材料结构中使用的高频材料和电路制造中使用的材料在制程上有很大的不同。PTFE基材的高频材料如果采用电路制造中的制程，比如钻孔和PTH电镀的处理，会带来很多的问题。碳氢化合物基材的材料在使用标准FR4电路板制程时则没有太大的问题。

FR4和碳氢化合物材料的结合一般来说只存在少量的制程问题。主要体现在钻孔和层压上。在这种层压的结构上钻孔，通常需要采用实验设计来建立合适的进刀/速度模型。层压的问题主要是由于FR4的半固化片和高频材料的半固化片的压合曲线有很大的不同造成的。为保证板材的可靠性，当使用FR4和碳氢化合物半固化片时，有些方法可供考虑选择。方法之一是用高频半固化片代替FR4半固化片并选择合适的压合曲线。高频半固化片的价格和高频基材相比比较便宜，并且如果所有的半固化片都采用相同的材料，那么层压循环也会相对简单。如果FR4的半固化片不能替代，那就必须采用顺序层压的方式。将FR4半固化片的层压循环曲线放在第一位，高频材料的层压循环曲线放在后面。

使用FR4和高频PTFE电路材料构成混合多层PCB，通常会面临更多的挑战。但是，也会有一些例外。因为有一些种类的以PTFE为基材的材料相比其它PTFE材料，其电路制程更加简单。尽管添加了陶瓷的PTFE基材的材料在电路制程上比纯的PTFE基材的材料较少考虑电路制程，但是钻孔、PTH处理和尺寸的稳定性是几个必须考虑的事项。

PTH钻孔时主要考虑的是PTFE，其相比FR4来说要软一些。当钻孔工具通过软硬材料的结合面时，在PTH的孔壁上，软的材料会被拉伸一定的长度。这可能会导致出现一个非常严重的可靠性问题。通常，通过实验设计和对钻孔工具寿命的研究，可以获得正确的进刀和钻孔速度。很多情况下，在钻孔工具刚开始用的时候，这种情况并不会发生。因此，通过掌控钻孔工具的寿命，可以将此问题的影响做到最小化。

两种类型材料的PTH孔的电镀处理要加以重视。Plasma循环可能需要两个不同的循环或者包含不同阶段的一个循环。FR4材料在第一个Plasma循环被处理，PTFE材料在第二个Plasma循环被处理。通常，FR4的Plasma工艺用CF4-N2-O2气体，PTFE使用氦气或者联氨气体。为提高通孔孔壁的湿溶度，建议使用氦气来处理PTFE材料。如果湿法制程备用在PTH处理中，请先用高锰酸钾处理FR4材料，然后采用钠萘处理PTFE材料。

尺寸稳定性，或者说缩放比例，也是PTFE和FR4混合材料所面临的一个问题。通过最大可能的减少PTFE材料上的机械压力，可以降低其的发生。不建议用力擦洗材料，因为会增加材料的随机机械压力。建议使用化学清理工艺，可以为后续的铜处理工艺做准备。较厚的PTFE材料，其尺寸稳定性的问题越少。添加了玻璃编织布的PTFE材料，其尺寸稳定性也会更好。

总之，由FR4和高频材料组成的混合多层PCB的生产制造会有少量的兼容性问题。但一些电路制程上的要点需要被特殊处理。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 7
| 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（7）

用户85019209 Lv3. 高级工程师 2018-07-21

不错，学习了。
用户18396822 Lv8 2018-06-04

赞一个
用户40154664 Lv6. 高级专家 2017-12-25

学习
用户_2081 Lv4. 资深工程师 2017-10-20

@玉石：感谢您的指正，现已修正，谢谢！
玉石 Lv4. 资深工程师 2017-10-20

字打错了，转孔应为钻孔！

有鱼 Lv5. 技术专家 2017-10-13

有用，学习
gl08 Lv4. 资深工程师 2017-10-11

学习了

没有更多评论了

捷多邦力推！罗杰斯RO4350B与RT/duroid 5880：高频高速电路板材料的卓越之选

从商用航空到军用雷达，从毫米波通信到点对点数字无线电，高频高速电路板的性能直接决定了系统的整体效能。在众多高性能材料中，罗杰斯的RO4350B与RT/duroid 5880凭借其独特的优势脱颖而出，成为众多制造商的首选。

器件选型发布时间 : 2024-09-10

【选型】基于微带线微波传输功率，选择合适的微波高频板材

在微波功率放大器设计时，很多工程师对传输线的温度上升情况只有粗略的概念，不能具体的定量分析功率与传输线关系。不恰当的设计，可能导致传输线温度高，影响介质的微波性能，加速传输线氧化，影响传输信道性能。本文将使用ROGERS的软件MWI 2017，计算分析大功率信号通过微带线时，从温度升限角度，衡量微带线的耐受功率。

器件选型发布时间 : 2018-04-28

【选型】基于铜箔类型，选择合适的ROGERS高频板材

高频电路设计时，会遇到各种各样的问题。在系统要求苛刻的情况下，设计师们必须想方设法最优化设计，铜箔对高频电路的影响往往被忽略，或者说一部分设计师不清楚铜箔对高频信号的影响。本文简单介绍rogers高频板材铜箔的相关知识。

器件选型发布时间 : 2018-04-28

【技术大神】基于RO4350B板材的微带传输线在24GHz的插入损耗

RO4350B达到了成本和高频性能的最优化，是最具性价比的低损耗高频板材。为了更好的实现设计要求，笔者在设计微带阵列天线时研究了基于RO4350B板材的微带传输线在24GHz的插入损耗。

技术探讨发布时间 : 2016-07-25

【经验】如何选择合适介电常数的Rogers高频板材？

在选择板材rogers高频板材时，最关注的指标是介电常数。但也有一部分工程师对介电常数理解的比较片面，在选择rogers高频板材时，会遇到一些问题，通过本文讲解，可以更好的帮助工程师快速准确的选择合适介电常数的板材。介电常数和频率相关，同一种板材的不同厚度有时会有一定差异。rogers板材的范围1.96（RT/duriod 5880LZ）-13(TMM13i)。

设计经验发布时间 : 2018-08-19

Rogers高频板RO4350B板材在24GHz时介电常数和损耗因子

Rogers高频板RO4350B达到了成本和高频性能的最优化，是最具性价比的低损耗高频板材。为了更好的实现设计要求，笔者在设计微带阵列天线时研究了基于Rogers高频板RO4350B板材的微带传输线在24GHz的插入损耗。

设计经验发布时间 : 2024-04-29

【材料】罗杰斯高频板材助力车载系统天线，具有优异电气和机械性能，创造高性能的舒适、安全和娱乐功能

ROGERS罗杰斯高频板材具有优异的电气和机械性能，已成为设计师的首选，助力他们创造高性能的舒适、安全和娱乐功能。罗杰斯在高频材料供应方面拥有丰富经验，产品广泛用于车载信息系统和信息娱乐系统天线。

产品发布时间 : 2024-05-18

【经验】罗杰斯高频板材应用设计和加工的6大热点问题

在近期与客户的沟通交流中，我们收到了不少关于高频材料的应用设计和加工详解的热点问题，为了帮助更好地进行罗杰斯高频板材的相关设计和加工，现为大家推送第二期「加工详解」相关的精选问答。

设计经验发布时间 : 2023-02-17

【产品】5G时代的高频板材初探——罗杰斯PCB板

随着电子技术的越来越发达。电子产品的生产对材料的要求也越来越多。5G时代必须利用高频频段，导致其必须有匹配的硬件材料，比如高频材料。以罗杰斯为例。罗杰斯PCB板材料是Rogers公司生产的一种高频板材型号，不同于常规的PCB用板材环氧树脂，它中间没有玻纤是以陶瓷基高频材料。

新产品发布时间 : 2019-12-10

微波毫米波射频板板材及技术应用优势

微波毫米波射频板对板材有特殊的要求，主要包括低介电常数、低介质损耗、良好的热导率、优异的尺寸稳定性和加工性能等。罗杰斯（Rogers）和泰康利（Taconic）是两个知名的高频板材供应商，它们生产的板材广泛应用于微波和毫米波射频板中。F4B板材也是一种用于射频应用的板材。本文鑫成尔电子解析了微波毫米波射频板板材及技术应用优势。

设计经验发布时间 : 2024-05-16

【应用】基于Rogers 4350B高频板材的6-18GHz功分器设计方案

高频电路系统由于具有较大的频谱带宽、较高的通信容量等优势，从而受到越来越广泛的关注，高频电路模块的性能直接决定了整个系统的性能，本文主要讨论了基于Rogers 4350B板材的6-18GHz功分器模块的设计，这种板材介电常数温度稳定性较高，板材较硬，适合制造功分器这种尺寸较大的电路，通过分析测试结果，验证了此电路板材在6-18GHz功分器电路设计中的优秀性能。

设计经验发布时间 : 2019-10-22