【技术】Df值为仅为0.005的Kappa 438，FR-4过渡到高频材料的最佳选择

2018-02-24 ROGERS(世强编辑整理) 馨小喵
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FR-4材料何时过渡转换为更高性能材料的问题通常并不像人们可以设想的那样简单，当过渡很明显时，可能需要解决很多意想不到的问题。其中一些问题可能与电路设计有关，其他问题可能与PCB制造工艺有关。

 

由于电路性能的损耗，从FR-4向高频材料的过渡是必需的。对于特定电路而言，可接受的插入损耗量可能因应用不同而产生差异。材料的损耗按损耗因子（Df）进行分类，对于低损耗、中等损耗和高损耗材料来说，它是相当主观的。根据经验，本文对其的分类如下：高损耗材料的Df值为0.015或更高，这对许多FR-4材料来说是相当常见的值；有一些高性能的FR-4材料具有更低的损耗，其中一些具有0.010的Df值，本文将这些材料归入中等损耗材料；低损耗材料通常具有0.004或更小的Df值；极低损耗材料具有0.002或更小的Df。低损耗和中等损耗材料之间存在Df范围为0.004-0.010的灰色区域。

 

除了损耗的差异之外，切换到高频材料时可能需要进行较大的设计更改。这些变化主要是由于FR-4材料具有约为4.2-4.5的介电常数（Dk），而许多高频层压板具有非常低的Dk值。Dk的变化可能会导致阻抗差异，因此设计更改布线布局往往是必要的。此外，高频层压板可能不具有与FR-4材料相同的基板厚度产品，因此厚度差异可能需要通过设计来改变以维持期望的阻抗和其他重要的电性能。

 

另一个问题与PCB制造工艺有关。一些高频材料是基于PTFE的，这些材料与与FR-4材料相比，可能需要不同的加工参数。

 

FR-4还有其他促进因素。由于高频行业的需求，大多数高频材料都具有比FR-4更严格的Dk公差，同时对基材的厚度控制也更为严格，这些严格控制的层压板特性对于构建具有窄规格阻抗的可控阻抗板非常有利。另外，高频材料通常被制成具有非常低的吸湿性，这对于某些应用而言，可能比材料的较低Df对性能的增益更为重要。此外，高频材料也通常被制成具有较低的介电常数温度系数（TCDk），该属性是Dk随温度变化而变化的度量。对于某些应用，TCDk可能比损耗更为重要，这也是使用高频层压板的另一个原因。

 

幸运的是，新的PCB材料正在不断地发展，其中许多材料都是FR-4过渡到高频材料的桥梁。例如，ROGERS Kappa 438™有许多与FR-4类似的属性，同时提供许多与高频材料相关的优点。它的Df值为0.005，不低于真正低损耗材料的Df，但与中等损耗或高损耗的FR-4材料相比，损耗明显改善。Kappa 438™已被制定为具有与许多常用的FR-4材料相同的Dk，该材料的Dk是4.38，这意味着在更换FR-4时，可以在不对电路设计进行重大修改的情况下使用。此外，它的Dk公差比大多数FR-4材料更为严格，精度为±0.05。Kappa 438™吸湿率低，TCDk低，其CTE处于可用于高层数PCB结构的范围，并且可以使用与FR-4相同的工艺。

 

当然，对于PCB结构而言，当改变为任何不同的材料时，建议PCB制造商优化每个特定构造中材料的工艺。但有一个好消息，即如果必须从FR-4转换到高频率、低损耗的材料，那么技术人员可以选择的材料依然有很多。


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全部评论（45）

  • lileilileilei Lv4. 资深工程师 2018-12-15
    可以，到目前用不上。
  • 阿丹 Lv6. 高级专家 2018-12-14
    666
  • Yangwang Lv7. 资深专家 2018-12-13
    不错
  • 火锅工程师 Lv7. 资深专家 2018-12-13
    不错
  • 幸福 Lv7. 资深专家 2018-12-13
    不错，学习
  • 辛巴 Lv8. 研究员 2018-12-13
    学习下
  • kaka520amy Lv8. 研究员 2018-12-13
    学习了
  • 王乐乐 Lv5. 技术专家 2018-11-30
    学习啦
  • 用户24405940 Lv4. 资深工程师 2018-11-25
    学习了
  • FENT Lv8. 研究员 2018-11-21
    价格如何？比FR4低吗？
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0200+-0015/DI,4350B 16X21 5E/5E 02

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可定制PCB最高层数：32层；板材类型：罗杰斯高频板/泰康尼高频板/ZYF中英天线板/F4B高频板/高频电路板/高频混压板/高频纯压板等；最大加工尺寸：609*889mm。

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