【经验】高频层压板RT/duroid® 5880与TLY-5的选型对比

时间： 2018-08-14 来源：Rogers

1.PCB材料选型难题

在具体应用中，电路板材料选型实质是根据数据手册来选择更好的技术指标。来自不同供应商的两种不同PCB材料的关键技术指标（例如，介电常数Dk和损耗因子Df）看起来有可能相同，这会使得我们难以抉择。例如，ROGERS公司的高频层压板 RT/duroid® 5880与TACONIC公司的产品TLY-5，Dk都为2.20，Df都为0.0009，看起来相同。但是，这两种PCB材料真的很接近吗？在什么情况下，两种完全不同的材料的数据手册看起来相同？

2.PCB材料选型技巧

2.1在同一条件下比较关键技术指标

(a)在相同的频率下比较

在比较不同的PCB材料时，介电常数Dk和损耗因子Df是最常见的参考指标。这两项技术指标都是频变参数，介电常数Dk通常随着频率的增加而减小，而损耗因子Df通常随着频率的增加而增加。下图为Rogers公司的CuClad® 250GX的介电常数Dk随频率的变化情况，从中可看出该产品在不同的频率测试时，Dk值不同。

图1 Rogers公司产品CuClad® 250GX的介电常数变化百分比—频率曲线

当比较不同电路材料的介电常数Dk和损耗因子Df，尤其是电路材料来源于不同的供应商时，要注意它们的频率特性并在相同的频率下进行比较。即使对于相同材料在两个不同频率的测试中，同样如此。

(b)在同一测试方法下比较

并非每种电路材料都以相同的方法或在相同的条件下进行测试，测试方法的差异也会导致材料的关键参数（例如，Dk和Df）的不同，即使评估同种电路材料时，也同样如此。

(c)在相同方向上比较

大多数PCB材料都是各向异性的，这意味着同一个参数在不同方向测量时值不同。以Dk为例，大多数电路材料在x-y平面上的Dk值与z轴（厚度）上不同。由于在PCB中介电材料的厚度为电路走线和接地层提供了基础与隔离，电路设计人员通常说的PCB材料的Dk是指的z轴（材料厚度）上的。

电路材料供应商有可能既提供了材料在x-y平面上的Dk测量值又提供了z轴上的测量值，但是在比较不同材料时，为了确保所使用的Dk测量方法均相同，比较方向应相同（平面对平面，z轴对z轴）。

(d)在相同温度下比较

对于大多数商用PCB材料，Dk还与温度紧密相关。尽管大多数电路材料Dk的测量是在室温下（+23ºC~+25ºC左右）进行的，但是即使是相同材料，高于室温几度的偏差就会导致Dk测量值与室温时测量值不同。从下图可看出，温度对PTFE/WG、RO3003和RO3035层压板Dk测量值的影响。

图2 PTFE/WG、RO3003、RO3035的介电常数—温度变化曲线

简单来说，当比较来自不同供应商的不同电路材料的Dk时，应该在同一方向（z轴）和同一测试频率的情况下使用相同的测试方法来测量Dk。为了测量电路材料（例如，RO3003、RO3035、RO3006和RO3010）的Dk，Rogers公司使用IPC-TM-650 2.5.5.5带状线方法，在10GHz、23℃条件下沿材料的z轴（厚度）方向来进行测试。同理，当比较不同材料的Df值时，也应该在相似条件下比较：z轴方向，@10GHz和室温（约+23℃）。

2.2注意星号（*）或脚注说明

数据手册上的星号或脚注非常重要，因为它们经常提醒读者注意异常或特殊情况。由于汽车安全系统和5G无线通信网络的发展，预计使用毫米波频率的应用数量将继续迅猛增长，越来越多的电路设计师正在考虑选择适用于更高频率（如60GHz和77GHz）的电路材料，同时也在压延铜箔和不那么光滑的电解（ED）铜箔之间进行权衡。

在更高频率下，压延铜箔通常比电解（ED）铜箔具有更低的损耗。与电解（ED）铜箔相比，在电路材料上使用压延铜箔时的一个关键权衡是较低的铜剥离强度，因为与电解（ED）铜箔的较粗糙表面相比，光滑的铜表面提高了铜的抗剥强度。然而，不应该仅仅在60GHz和77GHz下才比较不同电路材料的铜剥离强度，任何比较都应考虑这些特殊情况。应用于毫米波频率的不同电路材料的比较，应该针对使用相同类型的铜箔取得的剥离强度来进行。并非所有电路材料都使用相同类型的铜箔进行铜剥离强度测试，数据手册中技术指标处的星号或脚注有时可能指出，此处的铜箔不是测量铜剥离强度时使用的铜箔。

例如，在RT/duroid® 5880高频层压板的数据手册的脚注【1】中提到介电常数是使用IPC-TM-650 2.5.5.5方法在10GHz、23℃条件下基于1 oz电镀铜箔测试得到的。铜箔剥离强度典型值的测试条件是1 oz电解铜漂锡后。实际，Rogers公司的RT/duroid® 5880层压板可提供8到70μm的电解铜、反转铜，为满足更高电气要求，还可提供压延铜。

2.3关注导热

在比较不同材料时还需要关注的另一个电路材料参数是热导率。电路基板材料的热导率的测试方法各有不同，有些用铜，有些没有。显然，铜是良好的热导体，而PCB材料的介电材料不是。在任何导热性测试中含铜将影响结果，尽管该影响的量取决于介电材料的厚度。含铜的薄电介质材料比含铜的厚电介质材料热导率更高。

有些人可能会争辩说，含铜更像是材料在实际应用中的使用方式，材料上的铜走线有助于PCB材料的整体导热性。但是，大多数电路仿真软件计算电路材料的热导率对在该材料上制造的电路的性能的影响时，假定的是不含铜电路材料的热导率。

3.结语

从上述几个电路材料参数可以明显看出，比较来自不同供应商的不同PCB材料可能并不简单。在比较电路材料的数据手册时，一个好的出发点是确保比较的参数相同——在相同的测试频率和温度下用同一测试方法测量基本PCB材料参数，如Dk和Df。只有使用相同的测试方法测量这些参数，才可以用这些参数客观准确地比较不同材料，并有效预估最终选择的电路材料的性能！

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全部评论（4）

十八 Lv7. 资深专家 2019-03-25

很好
TIANCAI3 Lv8. 研究员 2018-12-19

选型借鉴
珍珍 Lv7. 资深专家 2018-11-06

学习一下
新生物 Lv8. 研究员 2018-10-08

学习了

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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

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型号- RO4534,RO3203,RO4533,KAPPA® 438,RO4003C,RO4533™,AD300D-IM,CLTE-MW,COOLSPAN,ISOCLAD 933,RT/DUROID 6002,CUCLAD 217,AD255C,RO3035™,AD300D,COOLSPAN® TECA,RO4725JXR™,AD250TM,CUCLAD,CLTE™,6010.2LM,CLTE-AT™,RT/DUROID 6006,RO4003C LOPRO®,RO4730G3 LOPRO®,RO4534™,XTREMESPEED RO1200,CLTE SERIES,CUCLAD® 6250,RO4835T™,6002,RO3210,RO4350B LOPRO,AD350A™,AD255C™-IM,RO3006™,RO4730G3™,RO3010™,TC600™,RO3206,RO4535,RT/DUROID 6202PR,RO4535™,RO4835 LOPRO®,RO4534 LOPRO®,RO4533 LOPRO®,6250,RO4730G3 ED,TC600TM,AD255TM,RT/DUROID 6202PR 0.005",AD250C™,RO3003G2™,RO4360G2,ISOCLAD® 917,CUCLAD 233,RADIX,RT/DUROID® 5880LZ,AD350A,6006,TC600,RO4835™,RO4535 LOPRO,TMM®10,AD300D™-IM™,DICLAD,RO3035,RO4835IND™ LOPRO,KAPPA,RO4000,TMM 13I,AD SERIES,RO4730G3,CLTE SERIES™,MAGTREX® 555,TMM®13I,ISOCLAD,CLTE-XT™,RO3210™,CUCLAD 6700,TMM® 3,RO3206™,RO4350B LOPRO®,ANTEO,RT/DUROID 6202PR 0.020",XTREMESPEED™ RO1200™,TMM 10,RT/DUROID® 5870,TC350™ PLUS,TC350,RO4360G2™,RO3003,RT/DUROID 6010.2 LM,CLTE-MW™,RO3000,CLTE,DICLAD® 880,RO3003G2,588018X12H1/H1R30200+-001DI,RO4350B,AD300TM,CUCLAD 250,RT/DUROID 5870,DICLAD 527,RO4835T,AD255C™,RO3003™,6700,RO4460G2™,DICLAD 880,DICLAD® 527,RT/DUROID 5880LZ,RT/DUROID 6202,RO4835IND,TC350 PLUS,AD350TM,RO4350B™,6202,RO3010,RT/DUROID 6035HTC,RO4450F™,RO4835 LOPRO,AD300D™,RT/DUROID 5880,RT/DUROID 6202PR 0.010",DICLAD 880-IM,AD350,KAPPA 438,DICLAD 870,6202PR,SPEEDWAVE® 300P,ANTEO™,CLTE-XT,RO3006,RO4830™,RO4830,TMM 10I,5880,AD300,AD255-IM,RT/DUROID,TMM 6,TMM 4,TMM®10I,DICLADR 880-IM,RT/DUROID 6010.2LM,TC350 TM,CU4000 LOPRO,RO3203™,ISOCLAD 917,RO4003C™,2929,TC350™,RO4460G2,DICLAD® 870,RO4450F,TMM,CLTE-AT,RO4450T™,TMM®4,AD250,AD250C,TC SERIES,TMM®3,6035HTC,AD255,RO4835,CUCLAD® 217,TMM®6,RO4450T

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