【选型】如何选择适合的RF层压板材？

时间： 2019-09-02 来源：Rogers

代理服务

技术支持

批量订货

我们知道技能方法会随着时间变得日益精湛，PCB射频微波电路板材料也是如此。通过不断的对原材料精心调配，从而实现层压板最佳的电气和机械性能。多年以来，很多不同的配方组合被开发用于制作高频线路板材料。通过这些努力，各种电路板材料应运而生，以适应应用范围更广的高频应用和更高的性能要求。

PTFE PK FR-4，高质OR低价的选择
对于线路层压板的用户来说，最熟悉的高频线路板材料莫过于聚四氟乙烯，也就是我们耳熟能详的PTFE。这是一种由碳和氟人工合成的热塑性含氟聚合物。它具有高分子量和低摩擦系数，通常用这种材料来形成“不粘”表面，这也是其广泛应用的主要原因。PTFE的介电常数（Dk）为2.1，在微波频率具有优异的介电性能。

PTFE作为微波线路层压板的“构造单元”材料已经有很长时间了。为了满足高频电路设计工程师的不同需求，它与其它原材料混合可以实现改变其电气和机械性能的目的。例如，在PTFE的电路材料加入增强的玻璃布可改善其机械稳定性。加入的玻璃布材料将提高线路板材料的介电常数值，而且还能减少材料的膨胀性能（材料膨胀系数是温度的函数），从而更好地匹配电路材料与其表面铜导体的热膨胀系数（CTE）。PTFE的层压板同样还可以使用陶瓷填料来获取更高介电常数值和微调材料其它属性，比如CTE值。

过去一段时间内，选择高频，薄膜电路的层压板材料几乎是电路设计工程师“非此即彼”的决定：用更低制造成本的FR-4电路材料或用更高性能（意味更高成本）的PTFE层压板（在高频情况下用氧化铝陶瓷基板厚膜电路）。FR-4实际通常指的是基于玻璃布纤维增强的阻燃环氧树脂的一系列电路材料。这种材料受大众欢迎归功于它的低成本，和易于电路加工的特性，但它在较高频率（通常约高于500MHz）下其电性能会严重恶化。因此很多电路设计工程师总结了一个自己的“截止频点”，低于这个频率就使用FR-4，反之高于这个截止频率就要使用PTFE的线路层压板。

虽然PTFE已经被大家广泛接受，并在高频电路应用中久负盛名，但是PTFE材料仅仅是当前可用的众多高频线路层压板“成员”之一，还有其它热塑性材料，例如聚苯醚（PPE），聚苯醚（PPO）环氧树脂；以及具有陶瓷填料的碳氢化合物热固性材料。一些高频和高速应用已经鼓励开发其它更具特色的线路层压板材料，例如用于柔性电路的液晶聚合物（LCP）材料和用于极高工作温度（大约+200°C）的聚醚醚酮（PEEK）热塑性材料。事实上，对于应用于微波频率的电路，线路板材料的可选种类似乎随着技术的提高而不断增加，但新的材料改进主要针对印刷电路板（PCB）的一些关键特性，包括介电常数（Dk），损耗因子（Df），热膨胀系数（CTE），介电常数热稳定系数（TCDk），热导率，吸水性和长期老化特性等。

组成成分比较
这些不同的高频材料的组成成分有什么区别呢？首先，值得注意的是，并不是所有的PTFE材料组成成分都是相同的。早期PTFE的层压板材料都是通过玻璃布增强来降低PTFE固有的热膨胀系数（CTE）。PTFE的线路层压板的性能进一步改进是在材料混合物中添加微纤维玻璃，如罗杰斯公司的RT/duroid 5880PTFE 玻璃纤维电路板。再者，通过添加特殊陶瓷材料作为填充料，又进一步改进了PTFE的层压板性能。它不但改变了原有的介电常数（Dk），而且还改变了材料的某些其它性质，以便其在制造PCB时更容易加工。

正如罗杰斯公司的RT/duroid 6002PTFE 陶瓷线路板材料，它是PTFE材料，但是它不含玻璃布纤维。通过添加特殊的陶瓷填料，这种PTFE材料的介电常数增加到了2.94，并具有高度一致性（在±0.04以内），同时还具有低Df（0.0012）和其Z轴方向CTE值非常接近铜的膨胀系数的特性，因此过孔可靠性更好。事实上，将陶瓷填料添加到PTFE的材料的过程中，可以进行“微调”材料最终介电常数值，这就使得这种PTFE的线路层压板可以配制出许多不同的介电常数值。

通过实验，发现陶瓷填料也可用于微调除PTFE之外的电路材料的介电常数值，例如罗杰斯公司的TMM系列的热固性碳氢化合物层压板材料。通过添加不同数量和类型的陶瓷填充料，TMM层压板可以获得从3至13的介电常数值。尽管这种树脂材料比PTFE的电路层压板更容易加工，但由于没有玻璃布增强，也会给电路加工带来一些其它方面的问题。为了克服这些挑战，罗杰斯公司推出了RO4350B线路板材料，这种材料也是基于陶瓷填料的碳氢化合物树脂，但它同时使用玻璃布增强。所以RO4350B碳氢化合物陶瓷材料具有很好的CTE和温度稳定性，同时还保持与碳氢（非PTFE）电路层压板相同的PCB易加工特性。

很多最新材料配方包括热固性碳氢化合物PPE和PPO的线路层压板，通常用玻璃布增强以改善其机械稳定性。正如前面提到的，这种材料具有独特的优点，例如更容易加工和改善的长期老化特性。但是与基于PTFE的材料和陶瓷填充碳氢化合物层压板材料相比较，这些新材料的介电常数（Dk）值较低，并且介电损耗（Df）会随着频率的升高而急剧增加。

通过对不同配方的线路层压板材料进行抽样，大概可以总结出一些材料选择的差异。例如，材料是否添加玻璃布，是否有添加特殊陶瓷填料。在PTFE材料中添加特殊陶瓷填料有助于改善CTE和TCDk两个参数的性能；陶瓷填料的添加还能使PTFE的线路层压板的Dk值达到较大范围（大约从3到10之间）。没有陶瓷填充料，PTFE能实现更好的损耗特性（低Df），但是与陶瓷填充的材料相比，具有较差的CTE和TCDk性能。一般情况下，具有较高Dk值的PTFE线路层压板将表现出较高的Df值，并且随着Dk增加而各向异性更大。

用玻璃布增强的陶瓷填充的碳氢化合物线路层压板通常比PTFE材料具有更好的CTE，TCDk和热导率，但比PTFE的材料有更高的Df（意味更大的损耗）。PPE和PPO的线路材料通常比PTFE的线路有更高的Df值，与碳氢化合物材料在10GHz或更小的频率下的Df值大致相同。PPE和PPO线路板材料的具有一些特殊性能，如出色的长期老化特性，但它们比其它类型的高频线路层压板具有更高的吸水性。

对于高频电路设计工程师来说，现在线路层压板的选择比以往任何时候都更多，每一种都有其自身的优缺点。对于明确特定的应用需求后，通常可以加快和简化选择过程。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 219
| 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（219）

frankye Lv7 资深专家 2018-11-29

罗杰斯的PTFE和普通建涛的FR-4板的价格比例是多少？另外，罗杰斯有没有铝基板和铜基板？如果有的话，导热系数多少？厚度可以做到多少？
- 用户92531441_世强回复：您好，非常感谢您的咨询。有铝基铜基板的，导热系数受具体型号的板材限制。厚度取决于板材最小厚度和金属基板厚度，板材一般最小0.127mm，金属基板要看要求。关于价格，可点击“元件商城”，输入具体型号查询，量大优惠！更多咨询，您可拨打服务热线400-887-3266或EMAIL 至service@sekorm.com。
  查看全部2条回复
北冥之鲲 Lv8 2019-01-22

对于损耗有要求不高的常规应用，推荐罗杰斯的KAPPA 438替代FR-4材料，损耗只有0.05，远低于FR-4材料。
北冥之鲲 Lv8 2019-01-02

RO4350B一般用在通信频段功放板上，5G上可扩展到收发部分，6002可用在损耗要求高的军事或航空应用。
北冥之鲲 Lv8 2018-12-26

罗杰斯性价比最高的微波板材就是RO4350B，频段到30GHz都可以满足常规应用,针对汽车市场，在RO4350B基础上推出了抗氧化版本RO4835。
plhust Lv7. 资深专家 2020-07-16

nice

情始皇 Lv5. 技术专家 2019-01-23

收藏了
赤那 Lv8. 研究员 2019-01-22

学习了
混世小魔王 Lv4. 资深工程师 2019-01-20

这个有用啊
混世小魔王 Lv4. 资深工程师 2019-01-20

好文章
李晓龙 Lv8. 研究员 2019-01-17

学习了

展开更多评论

【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。

2018-04-28 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

【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。

2018-04-28 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

【选型】高频PTFE层压板RT/duroid 6202与TSM-DS3特性比较分析

RT/duroid 6202高频材料是一种添加了有限编织玻璃布的聚四氟乙烯（PTFE）层压板，具有低损耗、低介电常数的特性，可广泛用于航天航空和国防等高可靠性应用领域。

2016-12-06 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

ROGERS层压板/高频板选型表

罗杰斯/ROGERS提供以下技术参数的层压板/高频板选型，超低损耗，低至0.0004(Df) ；超大尺寸：54inchX24inch、52inchX40inch、50.1inchX110inch 等；丰富介电常数：2 -12.85 (Dk)；超薄介质，低至1mil

产品型号	品类	产品系列	介电常数（Dk）	正切角损耗（Df）	介质厚度(mm)(mil)	导热系数W/(m·K)	铜箔类型	铜箔1厚度	铜箔2厚度	尺寸(inch)
5880LZNS 24X18 H1/H1 R4 0100+-001/DI	层压板	RT/duroid® 5880LZ	2	0.0027	0.254mm(10mil)	0.33	电解铜	H1	H1	24X18

选型表 - ROGERS 立即选型

【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)。

2018-08-19 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

罗杰斯层压板使能更高频段的无线电回传顺利运营

无线基础设施市场包括很多细分领域，天线、无线电回传以及功率放大器等等是几个比较典型的场景，今天我们来了解下罗杰斯层压板在无线电回传领域的产品解决方案。

2024-12-03 - 产品代理服务技术支持批量订货

罗杰斯高频层压板RO3003G2，77G汽车雷达PCB材料的选择

毫米波雷达技术正逐渐扩展到民用领域，如汽车驾驶辅助系统的雷达传感器。其中77G毫米波雷达是汽车前向的主流方向，主要应用于前向防碰撞、自动巡航。77G毫米波雷达频率已经达到E波段，对PCB材料损耗因子和介电常数稳定性等特性都有极为严苛的要求。罗杰斯公司在RO3000系列PTFE材料基础上开发了RO3003G2高频层压板，适用于77G汽车毫米波雷达传感器设计。

2023-12-30 - 设计经验

RO4700T系列天线级层压板，低损耗的介质上覆低粗糙度的铜箔，可替代传统的基于PTFE的层压板

RO4700T系列天线级层压板是一种可靠的材料，它可以用来替代传统的基于 PTFE 的层压板。

2024-10-25 - 产品

【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。

2019-12-10 - 新产品

【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。

2019-10-22 - 设计经验代理服务技术支持批量订货