Материалов Rogers обычно относятся к серии высокопроизводительных ламинатов с медным покрытием (CCL), производимых компанией Rogers Corporation, в первую очередь включая серии Rogers RO4000, RO3000 и RT/duroid. Эти материалы не являются обычными стекловолоконными эпоксидными системами, а специально разработаны для высокочастотных применений с использованием углеводородных смол, PTFE с керамическим наполнителем или модифицированных смольных систем в качестве основы.
По сравнению с FR-4, отличительной особенностью материалов Rogers является их высокая стабильность диэлектрической проницаемости (Dk) и коэффициента диэлектрических потерь (Df), которые демонстрируют минимальные колебания при изменении частоты, температуры или условий окружающей среды.
Основные преимущества материалов Rogers с точки зрения электрических характеристик
1.Стабильная и контролируемая диэлектрическая проницаемость (Dk)
Диэлектрическая проницаемость (Dk) является основным параметром, определяющим скорость распространения и характеристический импеданс электромагнитных волн в среде. В высокоскоростных цифровых и радиочастотных схемах любое колебание Dk напрямую приводит к несоответствию импеданса, ошибкам синхронизации и проблемам с целостностью сигнала.
Материалов Rogers обычно демонстрируют стабильное распределение Dk в диапазоне 2.2–3.5, достигая минимальных колебаний от партии к партии благодаря строгому контролю состава и производственных процессов. В отличие от традиционных материалов FR-4, которые демонстрируют значительный дрейф Dk при изменениях частоты и окружающей среды, материалов Rogers сохраняют высокую стабильность диэлектрических свойств в широком диапазоне частот.
Такое стабильное и предсказуемое поведение Dk обеспечивает большую уверенность инженерам-проектировщикам при расчетах импеданса, согласовании дифференциальных пар и компенсации длины. Оно особенно подходит для высокоскоростных SerDes, RF-фронт-эндов и миллиметровых волновых схем, требующих строгой точности синхронизации, фазовой стабильности и контроля задержки распространения.
2.Чрезвычайно низкие диэлектрические потери (Df)
Коэффициент диэлектрических потерь (Df) напрямую отражает способность материала преобразовывать электрическую энергию в тепло в переменных электрических полях, что является основным источником затухания высокочастотных сигналов. На частотах ГГц и даже миллиметровых волн колебания Df часто оказывают решающее влияние на производительность системы.
В материалов Rogers используются низкопотерные смолы и высокочистые наполнители, что позволяет достичь Df, значительно ниже, чем у традиционного FR4. Это эффективно снижает вносимые потери и искажение сигнала, вызванные диэлектрическими потерями в условиях высоких частот.
Это означает, что при одинаковой длине дорожек и структурных условиях материалов Rogers могут:
Значительно снизить затухание амплитуды высокочастотного сигнала
Улучшить отношение сигнал/шум (SNR) системы
Увеличить эффективную дальность передачи
Снизить зависимость от схем усиления и выравнивания сигнала
Следовательно, низкий Df стал ключевым техническим обоснованием для выбора материалов Rogers в таких областях применения, как радиочастотная связь, миллиметровые волны и высокоскоростные объединительные платы.
3.Исключительная стабильность на высоких частотах
В высокочастотных приложениях стабильность параметров материала часто оказывается более важной, чем «абсолютные значения» отдельных показателей. Материалов Rogers сохраняют высокую стабильность электрических характеристик в различных диапазонах частот, устраняя нелинейные изменения Dk, вызванные увеличением частоты.
Эта исключительная стабильность на высоких частотах эффективно снижает следующие риски:
Несоответствие высокочастотного импеданса
Увеличение отражения сигнала и коэффициента стоячей волны
Накопление фазовых ошибок
Увеличение сложности отладки системы
Для широкополосных РЧ-систем, многодиапазонных антенн и коммуникационных решений с модуляцией высокого порядка высокочастотная стабильность материалов Rogers значительно повышает повторяемость системы и общую надежность.
Тепловые и механические характеристики
Помимо электрических преимуществ, материалов Rogers проходят систематическую оптимизацию тепловых и механических свойств для использования в высоконадежных приложениях.
1.Низкий коэффициент теплового расширения (CTE)
В многослойных печатных плат и высоконадежных электронных системах тепловое расширение материала напрямую влияет на целостность стенок переходных отверстий, долговечность паяных соединений и прочность межслойных соединений. Материалов Rogers демонстрируют коэффициент теплового расширения по оси Z, близкий к коэффициенту меди, что обеспечивает отличную совместимость с медно-плакированными переходными отверстиями.
Эта характеристика эффективно снижает механические нагрузки, возникающие при термоциклировании, уменьшая вероятность:
Растрескивание металлизированных сквозных отверстий.
Отказ соединений внутренних слоев.
Снижение надежности из-за длительной тепловой усталости.
Особенно подходит для печатных плат с большим количеством слоев, требовательных температурных условий и коммуникационной/промышленной электроники, работающей в условиях непрерывной длительной эксплуатации.
2.Превосходная термостойкость
Материалов Rogers разработаны с учетом современных требований к производству электроники и демонстрируют стабильные характеристики при высокотемпературных процессах бессвинцовой пайки. Материалы сохраняют прочную диэлектрическую структуру и прочность межслойных соединений даже в условиях повторяющихся термических ударов.
Превосходная термостойкость эффективно предотвращает:
- Расслоение листов
- Ухудшение диэлектрических свойств
- Дрейф высокочастотных параметров
- Снижение надежности пайки
Это особенно важно для дорогостоящих и высоконадежных электронных изделий.
3.Исключительная стабильность размеров
В высокочастотных и микроволновых цепях даже незначительные отклонения в ширине дорожек, расстоянии между ними и толщине диэлектрика могут привести к значительному отклонению импеданса. Материалов Rogers обладают исключительной стабильностью размеров и минимальной деформацией при обработке и термической обработке.
Эта характеристика делает их идеально подходящими для:
Микрополосковых линий, полосковых линий и других высокочастотных передающих структур
Конструкции схем с тонкой шириной линий и мелким шагом
Высокоточные РЧ- и антенные структуры
Материалов Rogers широко используются в следующих секторах:
РЧ- и микроволновое коммуникационное оборудование (базовые станции, усилители мощности, антенны)
Автомобильные радары (миллиметровые радары 77 ГГц/79 ГГц)
Спутниковой связи и аэрокосмической электронике
Высокоскоростных объединительных плат и интерфейсных модулей в серверах и сетевом оборудовании
Медицинской визуализации и высокоточных испытательных приборах
Материалов Rogers демонстрируют значительные технические преимущества в высокочастотных, высокоскоростных и высоконадежных приложениях печатных плат благодаря стабильной, контролируемой диэлектрической проницаемости, чрезвычайно низким диэлектрическим потерям и выдающейся высокочастотной стабильности. По мере того как частоты связи продолжают расти, скорость передачи данных ускоряется, а технологии миллиметрового диапазона и высокоскоростных межсоединений быстро распространяются, традиционные материалы FR-4 с трудом удовлетворяют требованиям к производительности высокотехнологичных электронных систем. На этом фоне материалы Rogers, специально разработанные для высокочастотных приложений, стали незаменимыми ключевыми субстратами в таких областях, как радиочастотная связь, автомобильные радары, аэрокосмическая промышленность и высокоскоростные центры обработки данных.
