Introdução
PCBs Rogers referem-se a placas de alta frequência produzidas com materiais fornecidos exclusivamente pela Rogers Corporation. Ao contrário das placas de PCB convencionais feitas de resina epóxi (FR4), as PCBs Rogers utilizam uma base cerâmica como material de alta frequência e não contêm fibra de vidro no meio. Conhecidas por sua excepcional constante dielétrica, baixa tangente de perdas e alta condutividade térmica, as PCBs Rogers oferecem uma série de benefícios em relação às PCBs tradicionais. Neste post, pretendemos fornecer uma introdução abrangente às PCBs Rogers, abordando seus recursos exclusivos, vantagens, aplicações e muito mais. Vamos explorar o mundo das PCBs Rogers juntos...
Benefícios do Rogers PCB
As PCBs Rogers são uma escolha superior por vários motivos. O material Rogers é preferido devido à sua excepcional capacidade de desempenho em condições exigentes, bem como à sua qualidade e utilidade. Apesar do seu custo mais elevado em comparação com outros materiais, as PCBs Rogers oferecem inúmeras vantagens, incluindo:
- Excelente desempenho de alta frequência com baixa perda dielétrica
- Fabricação de PCB de baixa eletricidade
- Controle de impedância aprimorado
- Capacidades excepcionais de gerenciamento térmico
- Adequado para aplicações espaciais com baixa liberação de gases
- Baixa absorção de umidade e expansão térmica
- Estabilidade dimensional sólida para uso confiável
- Alta compatibilidade e facilidade de fabricação
Tipos de Rogers e suas propriedades
Nesta parte, listamos alguns materiais Rogers amplamente utilizados com uma breve introdução às suas propriedades para ajudar você a escolher o material certo para seu projeto de PCB:
Roger 3003
O Rogers RO3003 é um laminado de alta frequência popular, utilizado principalmente em aplicações de RF e micro-ondas. Este laminado consiste predominantemente em um composto de Teflon (PTFE) com infusão de cerâmica. Uma de suas características de destaque é sua notável estabilidade em termos de constante dielétrica em temperaturas variáveis, o que efetivamente elimina o problema comum de flutuações da constante dielétrica que os materiais de vidro PTFE apresentam à temperatura ambiente.
Roger 4003C
O laminado 4003 utiliza tecidos de vidro 1080 e 1674 dispostos de forma adequada para laminação elétrica. Um aspecto notável do 4003C são suas propriedades elétricas, que se assemelham muito às do PTFE/tecido de vidro, enquanto sua tecnologia de processamento é semelhante à da resina epóxi/tecido de vidro. Ele pode ser limpo sem esforço com uma escova de náilon convencional. O principal benefício do RO4003C é sua característica de perda mínima e a presença de dois tipos de tecido de vidro.
Roger 4350
O Rogers 4350 é um material de alto desempenho para sinais de PCB, composto por fibra de vidro reforçada com resina de hidrocarboneto/preenchimento cerâmico, em vez de PTFE. Oferece economia de custos em comparação com laminados de micro-ondas convencionais, pois não requer processamento especial de THT through hole. Este material possui uma constante dielétrica estável em uma ampla faixa de frequência e um baixo coeficiente de temperatura, tornando-o um substrato ideal para aplicações de banda larga.
Roger 4830
O laminado termofixo conhecido como RO4830 pode ser fabricado utilizando a tecnologia FR4 padrão. Este laminado possui propriedades elétricas que se alinham perfeitamente aos valores padrão, resultando em desempenho superior em refletância e ganho de boresight. É particularmente adequado para aplicações de ondas milimétricas que priorizam a relação custo-benefício, como sensores de radar automotivos operando em 76-81 GHz.
Rogers 4835T
RO4835 é um material de placa de circuito especializado desenvolvido pela Rogers, que é projetado especificamente para projeto de camada interna em placas multicamadasEste material é um par termofixo que pode mitigar eficazmente o aumento da constante dielétrica e do fator de dissipação causados pela oxidação na fiação. Comparado aos termofixos convencionais, o RO4835T apresenta notável resistência à oxidação, sendo dez vezes mais resistente.
Roger 5880
O laminado de alta frequência Rogers 5880 consiste em uma mistura de composto de PTFE e microfibra. Possui baixíssima absorção de umidade, baixa desgaseificação e baixa perda elétrica. Além disso, a constante dielétrica dos laminados Rogers RT/duroid 5880 é muito estável em uma ampla faixa de frequência, tornando-os adequados para aplicações de alta frequência e banda larga.
| Rogers Materiais | Constante dielétrica | Outras propriedades |
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Roger 3003 |
3.00 +/- 04.
| Fator de dissipação: 0.0010 a 10 GHz Espessura do substrato: 0.02 “(0.5 mm) Espessura do cobre: 0.5 onças Baixo CTE dos eixos X, Y e Z de 17, 16 e 25 ppm/°C, respectivamente |
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Roger 4003C
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3.38 +/- 0.05
| Fator de dissipação: 0.0027 a 10 GHz Baixo coeficiente de expansão térmica do eixo Z a 46 ppm/°C Resistência de volume: 1.7×10&10 Resistência de superfície: 4.2*10&9 |
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Roger 4350
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3.48 +/- 0.05
| Fator de dissipação: 0.0037 a 10 GHz Baixo coeficiente de expansão térmica do eixo Z a 32 ppm/°C Temperatura de transição vítrea (TG) de mais de 280°C Velocidade de superfície inferior a 500 SFM Carga de cavaco menor que 0.05 mm durante a perfuração |
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Roger 4830
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3.24 | Perda de inserção: 2.2 db/in a 77 GHz Classificação retardante de chamas UL 94 V-0 Espessuras dielétricas de laminados: 0.005 e 0.0094 |
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Rogers 4835T
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3.3
| Densidade 1.92g/cm3 Condutividade térmica 0.66 W/mXNUMX/k Laminado retardante de chamas, classificação UL 94 V-0 Temperatura de transição vítrea Tg de mais de 280 graus |
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Roger 5880
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2.20 +/- 02
| Fator de dissipação de 0009 a 10 GHz Densidade extremamente baixa de 1.37g/cm3 TCDk do eixo Z tão baixo quanto +22ppm/°C Isotrópico |
Diferenças entre Rogers e FR4
Alta frequência
Placas de circuito impresso FR-4, Devido à sua acessibilidade, confiabilidade e características familiares, são amplamente utilizados em diferentes aplicações, como circuitos de áudio e projetos de micro-ondas. No entanto, não são adequados para aplicações de alta frequência. Os laminados especiais de alta frequência criados pela Rogers são os mais conhecidos. Seus materiais possuem uma constante dielétrica cerca de 20% menor que a das placas FR-4. Para avaliar se os laminados de alta frequência são necessários para o seu projeto, é importante analisar suas especificações elétricas e mecânicas. Se as variações forem muito amplas, é melhor usar o material para PCB da Rogers.
Dissipação
O fator de dissipação ou Df é uma consideração importante, e este fator é maior para placas FR-4 do que para aquelas feitas de materiais Rogers. Especificamente, os materiais FR-4 apresentam perdas maiores, particularmente em altas frequências, com valores típicos em torno de 0.020 em comparação com 0.004 para placas Rogers. A dissipação em materiais FR-4 também aumenta com a frequência, enquanto os laminados de alta frequência apresentam uma característica de dissipação consistente que depende da frequência. No entanto, o uso de FR-4 pode ajudar a minimizar a perda de sinal devido ao seu menor fator de dissipação, e o processo automatizado de montagem e fabricação dos materiais FR-4 os torna mais fáceis de trabalhar durante a montagem e a produção.
Estabilidade de impedância
Para garantir um fluxo constante de corrente quando a tensão é aplicada, a estabilidade da impedância é importante em aplicações de projeto. Rogers e FR-4 são substâncias frequentemente utilizadas para esse fim; no entanto, Rogers oferece uma variedade maior de constantes dielétricas em comparação com o FR-4. Embora o FR-4 seja barato, sua constante dielétrica pode variar significativamente com as mudanças de temperatura no substrato. Para circuitos que exigem variação mínima em uma ampla faixa de temperatura, é aconselhável usar laminados de alta frequência feitos de materiais Rogers, especialmente em ambientes de alta temperatura.
Constante dielétrica
O processo de constante dielétrica É a capacidade de um material de reter energia elétrica dentro de um campo elétrico. O FR-4 possui uma constante dielétrica menor, de 4.5, em comparação aos materiais de Roger, que variam de 6.15 a 11. O FR-4 possui uma constante dielétrica maior do que os materiais plásticos, e o uso do FR-4 pode resultar em PCBs pelo menos 25% mais leves. O FR-4 também possui boa resistência à umidade e alta rigidez dielétrica. Embora os PCBs de Roger tenham uma constante dielétrica maior que o FR-4, o FR-4 ainda pode ser usado por ser um material eficaz para armazenar energia elétrica. PCBs com constantes dielétricas maiores são mais propensos a quebrar quando submetidos a fortes campos elétricos.
Aplicação Espacial
O uso de placas de circuito impresso em aplicações espaciais é crucial, e diferentes materiais apresentam diferentes níveis de adequação. A desgaseificação, que é a liberação de gases aprisionados, pode ser um problema no espaço. Umidade ou materiais corrosivos podem penetrar em furos e danificar componentes. Os materiais FR-4 apresentam boa estabilidade elétrica, durabilidade e são econômicos, mas os materiais Rogers são os melhores para aplicações espaciais devido à sua baixa desgaseificação e versatilidade.
Gerenciamento de temperatura
Para regular a temperatura em equipamentos eletrônicos, é essencial utilizar materiais de gerenciamento térmico durante o processo de projeto de placas de circuito impresso. O coeficiente térmico da constante dielétrica é utilizado para avaliar as propriedades dos materiais de PCB, o que pode impactar as flutuações de temperatura. Os materiais Rogers são mais adequados para o gerenciamento de temperatura, pois apresentam uma condição de trabalho com pouca variação em temperaturas mais altas. Isso ocorre porque são termofixos de alta frequência e mais robustos em temperaturas mais altas.
Aplicações da Rogers PCB
Os PCBs da Rogers encontram amplas aplicações em vários setores devido ao seu desempenho de sinal superior e confiabilidade:
- Dispositivos militares
Uma das principais aplicações das PCBs Rogers é em dispositivos militares, que dependem fortemente da captura e transmissão de sinais. Em áreas remotas, somente PCBs de alta frequência como as da Rogers conseguem funcionar com eficiência para garantir a comunicação ininterrupta do sinal.
- Eletrônicos de Consumo:
Os PCBs Rogers também são usados em eletrônicos de consumo, como smartphones, tablets, PCs e laptops, que exigem recepção e transmissão de sinal potentes. Marcas de smartphones premium costumam usar PCBs Rogers em seus dispositivos para garantir um desempenho de sinal de alta qualidade.
- Telecomunicação
Os sistemas de telecomunicações também dependem fortemente de PCBs Rogers para captura e transmissão eficientes de sinais. O uso de qualquer outro PCB pode resultar em qualidade de sinal inferior, afetando o desempenho do sistema.
- Placas de micro-ondas
A construção de alta qualidade dos PCBs da Rogers também os torna adequados para uso na fabricação de placas de micro-ondas, que são usadas em vários setores, como estações base de celular, sistemas de comunicação e estações 5G.
- Automotiva
Os PCBs da Rogers também são utilizados na indústria automotiva para equipamentos de teste automatizados/mecanizados, radares automotivos e sensores. As aplicações de engenharia de RF incluem amplificadores de potência, etiquetas de identificação de RF e infraestrutura IP.
- Indústria aeroespacial
Na engenharia aeronáutica, os PCBs da Rogers são utilizados em sistemas de prevenção de colisões de aeronaves, antenas microstrip e rádios de backhaul.
Resumo
Escolher o material apropriado para sua placa de circuito impresso é uma decisão crucial que impactará sua adequação a aplicações específicas. Por meio deste post, pretendemos aprimorar sua compreensão sobre as PCBs da Rogers. Se precisar de mais informações ou orientações sobre como selecionar a PCB mais adequada para o seu projeto, não hesite em nos contatar. Contate-Nos. A TestPcbas é uma fabricante líder de PCBs na China, com uma equipe de engenheiros experientes que colabora com os clientes em todos os seus projetos. Oferecemos assistência na seleção de materiais, Projeto de PCB, e processos de fabricação e montagem.
