Was ist Rogers PCB?
Rogers PCB bezeichnet eine Art von Leiterplatte, die Hochfrequenz-Laminatmaterialien von Rogers Corporation verwendet. Diese Materialien werden herkömmlichen FR-4-Materialien für Anwendungen vorgezogen, die eine überlegene elektrische Leistung erfordern.
Hauptmerkmale:
Hochfrequenzleistung: Rogers-Materialien bieten stabile Signalintegrität bei hohen Frequenzen und sind daher ideal für HF- und Mikrowellenanwendungen.
Geringer dielektrischer Verlust: Sorgt für minimale Signaldämpfung, was für Hochgeschwindigkeitsschaltkreise unerlässlich ist.
Wärmemanagement: Bietet überlegene Wärmeableitung und Stabilität in Hochtemperaturumgebungen.
Mechanische Eigenschaften: Hervorragende Dimensionsstabilität und Festigkeit, die komplexe PCB-Designs ermöglicht.
Chemische Beständigkeit: Hohe Beständigkeit gegen Chemikalien und Feuchtigkeit, wodurch die Haltbarkeit verbessert wird.
Gängige Rogers-Materialien:
RO4000-Serie: Geringer dielektrischer Verlust und hervorragende thermische Stabilität.
RO3000-Serie: Außergewöhnliche Dimensionsstabilität und geringe Feuchtigkeitsaufnahme.
RT/duroid®-Serie: Hochleistungslaminate mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten.
Anwendungen:
Telekommunikation: Basisstationen, Antennen.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Radarsysteme, Satellitenkommunikation.
Automobil: Fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS).
Medizintechnik: Diagnosegeräte, medizinische Bildgebung.
Industrie: Sensoren, Instrumente.
Beim PCB-Prototyping ist Rogers eine einzigartige Leiterplatte mit einer bestimmten technischen Schwelle, schwierig zu bedienen und teuer. Allgemeine PCB-Fabriken erfüllen aufgrund der problematischen Produktionsmethoden und der geringen Anzahl von Kundenaufträgen selten Bestellungen. RayMing ist in der PCB-Prototypherstellung von Rogers-Hochfrequenz-PCB-Platinen tätig, die die verschiedenen Hochfrequenz-PCB-Anforderungen der Kunden erfüllen können. Derzeit können 4 bis 10 Schichten reinen Keramikdrucks und 4 bis 12 Schichten gemischten Drucks erreicht werden.
Was ist Rogers-Material?
Rogers Corporation ist ein weltweit führendes Materialtechnologieunternehmen, das für seine fortschrittlichen Leiterplattenlaminatmaterialien bekannt ist, die für hochfrequente, leistungsstarke Leiterplatten unverzichtbar sind. Das zeichnet Rogers-Materialien aus:
Vielfältiges Substratsortiment: Rogers bietet eine breite Palette an Leiterplattensubstratmaterialien, die auf verschiedene Anwendungen und Leistungsanforderungen zugeschnitten sind. Beliebte Optionen sind die Serien RO4000, RO3000 und RT/Duroid.
Hochfrequenzspezialisierung: Rogers ist führend bei Hochfrequenzmaterialien für HF- und Mikrowellen-Leiterplatten und gewährleistet präzise elektrische Leistung, die für fortschrittliche Kommunikationstechnologien unerlässlich ist.
Vielseitige Laminate: Es sind sowohl starre als auch flexible Leiterplattenlaminate erhältlich, die alle mit gängigen Leiterplattenherstellungsprozessen kompatibel sind und Flexibilität bei Design und Anwendung bieten.
Proprietäre Formulierungen: Durch die Verwendung spezieller proprietärer Formulierungen verfügen Rogers-Materialien über spezifische dielektrische, thermische und mechanische Eigenschaften und erfüllen die hohen Anforderungen an elektronische Hochleistungsschaltkreise.
Verbesserte Schaltkreisfunktionen: Die Technologie von Rogers unterstützt höhere Schaltkreisdichten, verbesserte Signalgeschwindigkeit und -integrität sowie verbesserte Zuverlässigkeit, was sie ideal für hochmoderne Elektronik macht.
Industriekonformität: Die Materialien von Rogers entsprechen den wichtigsten Industriestandards wie UL, IPC und RoHS. Sie sind für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Telekommunikation, Automobilindustrie und anderen wichtigen Sektoren zertifiziert.
Weltweite Nutzung: Leiterplattenhersteller weltweit verlassen sich auf Materialien von Rogers, um hochwertige Leiterplatten für fortschrittliche elektronische Geräte herzustellen, was ihre globale Präsenz und das Vertrauen der Branche unterstreicht.
Durch die Nutzung der Materialien von Rogers können Ingenieure und Hersteller bei ihren hochfrequenten, leistungsstarken Leiterplattenanwendungen überlegene Leistung und Zuverlässigkeit erzielen.
Übersicht über Rogers Leiterplattenmaterialien
Rogers bietet eine der branchenweit größten Auswahlen an Leiterplattensubstratmaterialien, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden:
Hochfrequenzlaminate der RO4000-Serie
Die RO4000-Serie besteht aus keramikgefüllten Duroplastlaminaten, die für anspruchsvolle Leiterplatten entwickelt wurden, die mit Frequenzen bis zu mmWellen betrieben werden. Sie bietet hervorragende Dimensionsstabilität, geringe Wärmeausdehnung und hervorragende Hochfrequenzleistung. Einige Optionen umfassen:
RO4003TM – Die gängigste Version für drahtlose, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Instrumentierungsanwendungen.
RO4350BTM – Höhere Wärmeleitfähigkeit für Stromkreise und Wärmeverteilung.
RO4450TM – Verbesserte Zuverlässigkeit bei thermischen Zyklen.
RO4835TM – Leichte Materialalternative mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften.
Hochfrequenzlaminate der RO3000-Serie
Die RO3000-Serie bietet im Vergleich zur RO4000-Serie günstigere Leiterplattenmaterialien, was sie für kostensensible kommerzielle Anwendungen beliebt macht. Zu den Optionen gehören:
RO3010TM – Allzweck-Mikrowellenmaterial mit guter Hochfrequenzleistung.
RO3006TM – Höhere Permittivität und Wärmeleitfähigkeit für Leistungsmodule.
RO3003TM – Hochfrequenzlaminat mit verbesserter Einfügungsdämpfung gegenüber RO3010.
RT/duroid Hochfrequenzlaminate
RT/duroid-Materialien sind speziell dafür entwickelt, streng kontrollierte elektrische Parameter für optimale Schaltungsfunktionalität bereitzustellen. Sie sind halogenfrei. Zu den Varianten gehören:
RT/duroid 5870 – Verlustarmes Material für hohe Leistungsdichte in mmWave-Anwendungen.
RT/duroid 6035HTC – Hohe Wärmeleitfähigkeit und geringer Verlust für Leistungsverstärker und Antennen.
RT/duroid 6002 – Kostenoptimiertes Mikrowellenlaminat mit verbesserter Wärmeleistung gegenüber RO4350B.
RO1200 Low Flow Prepregs
RO1200 Low Flow Prepregs bestehen aus Flüssigkristallpolymerfilmen, die in erster Linie für mehrschichtige PCB-Konstruktionen entwickelt wurden, die eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität erfordern. Gängige Versionen sind RO1200TM und RO1220TM.
TMM-Duroplastische Mikrowellenmaterialien
Die TMM-Serie bietet eine Auswahl an duroplastischen mikrodispersen keramikgefüllten Materialien, die ein breites Spektrum an Dielektrizitätskonstanten für Breitbandanwendungen abdecken. Zu den Optionen gehören TMM3, TMM4, TMM6, TMM10i und mehr.
Flexible LCP- und PTFE-Folien
Die flexiblen Schaltungsmaterialien von Rogers bieten hervorragende Hochfrequenzleistung in einem dünnen, leichten Formfaktor. Dazu gehören ULTRALAM®-Flüssigkristallpolymerfolien (LCP) und RT/duroid®-PTFE-Verbundstoffe.
Andere Spezialmaterialien
Zu den weiteren Materialtechnologien von Rogers gehören keramikgefüllte thermische Endanpassungsmaterialien, Dämpfungsmaterialien, Strahlfenstermaterialien, Polyimidfolien und mehr für spezielle Anwendungen.
Rogers bietet unter seiner Marke ProtoBONDTM auch Materialien für die schnelle Prototypenentwicklung an.
Vorteile von Rogers Materials für PCBs
Die Verwendung von Rogers-Materialien für die Leiterplattenherstellung bietet diese wesentlichen Vorteile:
Hochfrequenzleistung – Bietet eine stabile Dielektrizitätskonstante und geringe Verluste für optimale elektrische Funktionalität in HF-, Mikrowellen- und Millimeterwellenanwendungen. Ermöglicht höhere Betriebsfrequenzen.
Wärmemanagement – Spezielle Formulierungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und ausgezeichneter Wärmestabilität für das Wärmemanagement in Leiterplatten erhältlich. Entscheidend für Leistungsgeräte.
Miniaturisierung – Konsistente und zuverlässige elektrische Eigenschaften ermöglichen die Konstruktion von komplexeren Leiterplatten, Komponenten, Schaltkreisen und elektrischen Funktionen innerhalb eines bestimmten Bereichs für eine stärkere Miniaturisierung.
Signalintegrität – Ausgezeichnete Dimensionsstabilität zusammen mit feinen Mikrostrukturen führen zu glatten Kupferoberflächen, die die Signalgeschwindigkeit, -qualität und -integrität durch Leiterplattenspuren erheblich verbessern.
Zuverlässigkeit – Langfristige Materialstabilität, Haftung und Haltbarkeit unterstützen die Zuverlässigkeitsanforderungen von Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und anderen langlebigen Anwendungen.
Designflexibilität – Eine große Auswahl an Materialstärken, Größen, Zertifizierungen, Dielektrizitätskonstanten, Verlustfaktoren und anderen Parametern bietet umfassende Designflexibilität.
Einfache Verarbeitung – Kompatibel mit Standardtechniken zur Leiterplattenherstellung wie Bildgebung, Bohren, Plattieren und Montage, sodass die Verwendung mit vorhandenen PCB-Prozessen und -Geräten möglich ist.
Einhaltung gesetzlicher Vorschriften – Die Materialien entsprechen den wichtigsten Umwelt- und Regulierungsstandards für den Einsatz in streng kontrollierten Branchen und Anwendungen.
Rogers PCB- und Laminat-Herstellungsprozess
Materialbeschaffung und Qualitätssicherung: Rogers arbeitet mit globalen Distributoren zusammen, um verschiedene PCB-Materialien in Blatt-, Platten- oder Rollenformaten zu liefern. Strenge Qualitätskontrollen gewährleisten die Einhaltung von Maßtoleranzen und Materialangaben beim Empfang.
Plattenvorbereitung und Präzisionswerkzeuge: Rogers-Laminate werden präzise in Platten geschnitten und mit Werkzeuglöchern gebohrt, um während nachfolgender Prozesse eine präzise Ausrichtung zu gewährleisten.
Bildgebung und Ätzen: Oberflächen von Rogers-Laminaten werden mit Fotolack beschichtet und freigelegt, um Schaltkreismuster zu definieren. Ätzprozesse entfernen selektiv freiliegendes Kupfer, um Schaltkreisspuren zu bilden.
Automatisierte optische Inspektion und Beschichtung: Durch eine automatisierte optische Inspektion werden Spurgenauigkeit und -qualität überprüft, bevor Oberflächen verkupfert werden. Bei Bedarf werden zusätzliche Beschichtungen wie Lötmasken und -lacke aufgetragen.
Schichtlaminierung und Mikrovia-Bohrung: Rogers-Platinen werden unter kontrollierter Hitze und Druck laminiert, um Mehrschichtstrukturen zu bilden. Die Mikrovia-Bohrung gewährleistet präzise Verbindungen zwischen den Schichten.
Routing, Tests und Qualitätssicherung: Nach der Laminierung werden die Platinen auf die endgültigen Abmessungen geroutet. Strenge elektrische Tests überprüfen die Kontinuität und Leistung der Schaltungen anhand festgelegter Parameter. Umfassende Qualitätssicherungsprotokolle identifizieren und beheben alle Mängel.
Endbearbeitung und Verpackung: Optionale Schutzbeschichtungen schützen die Leiterplatten vor Umwelteinflüssen. Nach gründlicher Reinigung und Trocknung werden die Platinen sorgfältig verpackt, um einen sicheren Transport zum Endverbraucher zu gewährleisten.
Durch optimierte, auf Rogers-Materialien zugeschnittene Herstellungsprozesse erreichen Leiterplattenhersteller höchste Qualität und Zuverlässigkeit und erfüllen die Anforderungen von Hochleistungsanwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation und Automobilelektronik.
Überlegungen zum flexiblen PCB-Design
Um eine zuverlässige flexible Leiterplatte zu entwerfen, müssen die dynamischen Biegeaspekte mit speziellen Richtlinien berücksichtigt werden:
Leiterbahnbreite und -abstand: Um Risse zu vermeiden, sind größere Abstände für schmalere Leiterbahnen in dynamischen Bereichen unerlässlich. Ein Verhältnis von Abstand zu Leiterbahnbreite von 2:1 wird empfohlen.
Biegeradius: Verlegen Sie die Leiterbahnen senkrecht zu den Biegeachsen. Halten Sie bei statischen Biegungen mindestens die 3-fache Basisdicke und bei dynamischen Biegungen die 10-fache ein.
Lücken in der Deckschicht: Minimieren Sie Lücken an freiliegenden Leiterbahnen, um Verschleiß zu vermeiden, insbesondere in dynamischen Biegezonen.
Verstärkung: Verwenden Sie Versteifungen in mehrschichtigen Bereichen, um ein Beulen und Falten während des Biegens zu verhindern.
Klebstoffe: Verwenden Sie hochleistungsfähige flexible Klebstoffe wie Acryl für eine lange Lebensdauer bei dynamischen Flexanwendungen.
Durchkontaktierungen: Verwenden Sie tropfenförmige Durchkontaktierungen mit ausreichenden Ringen, um Rissausbreitung von Bohrlochrändern zu verhindern.
Ecken: Runden Sie scharfe Leiterbahnecken mit größeren Radien ab, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren. Vermeiden Sie abgewinkelte Leiterbahnen an Ecken.
Pads: Verwenden Sie abgerundete rechteckige oder runde Pads und entlasten Sie Pads in Biegebereichen mit Einschnürungen thermisch.
Durch Befolgen dieser Richtlinien können flexible Leiterplatten so konstruiert werden, dass sie Millionen von Biegezyklen standhalten und so eine lange Produktlebensdauer und Zuverlässigkeit in verschiedenen Anwendungen gewährleisten.
Hauptanwendungen von Rogers Materialsions
Die Hochfrequenzfähigkeiten und die zuverlässige Leistung der Rogers-Materialien machen sie gut geeignet für:
Drahtlose Kommunikation – Wird in 5G NR mmWave-Antennen, massiven MIMO-Arrays, Remote Radio Heads, Basisstationen, Backhaul-Links und anderer drahtloser Infrastruktur verwendet.
Satcom & Radar – Wird in Satellitenkommunikation, Phased-Array-Radarsystemen, GPS-Geräten und anderer hochfrequenter Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungselektronik verwendet.
Automobilradar – Wird in Kollisionsvermeidungsradar-Leiterplatten für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme in modernen Fahrzeugen verwendet.
Hochgeschwindigkeitsdaten – Wird in Netzwerkgeräten, Rechenzentren, Testgeräten und Oszilloskopen für Anwendungen mit hoher Bandbreite verwendet.
Intelligente Waffen – Wird in „intelligenter“ Munition, Lenkflugkörpern, Drohnen und anderer Militärelektronik verwendet, die zuverlässige Hochfrequenzleiterplatten erfordert.
Luft- und Raumfahrt & Avionik – Wird in Bordunterhaltungssystemen, Kommunikation, Bordelektronik und anderen kommerziellen und militärischen Flugzeugsystemen verwendet.
5G Phased Arrays – Wird in hochleistungsfähigen 5G-Beamforming-Antennenarrays für verbesserte Geschwindigkeit und Abdeckung verwendet.
Medizinische Bildgebung – Wird in MRT-, Röntgen- und anderen bildgebenden Geräten verwendet, die mit UHF-, Mikrowellen- und mmWave-Frequenzen arbeiten.
Test & Messung – Wird in Oszilloskopen, Signalgeneratoren und anderen Laborgeräten für Hochfrequenzmessungen verwendet.
Radargehäuse – Wird in strukturellen Radomen, Modulen und Gehäusen zum Schutz empfindlicher Radarelektronik verwendet.
Industrie/Wissenschaft – Wird in industriellen Hochleistungs-HF-Generatoren und Verarbeitungsgeräten verwendet, die für die wissenschaftliche Forschung verwendet werden.
Die speziellen Hochfrequenzeigenschaften der Rogers-Materialien machen sie zur ersten Wahl für diese hochmodernen Anwendungen.
Entwerfen von Rogers-Leiterplatten
Um Rogers-Materialien effektiv in Leiterplattendesigns zu nutzen, sollten Ingenieure diese optimierten Richtlinien einhalten:
Materialauswahl: Wählen Sie das geeignete Rogers-Laminat basierend auf Anforderungen wie Dielektrizitätskonstante, Verlustfaktor, Wärmeleitfähigkeit und mechanischen Eigenschaften, um optimale Leistung sicherzustellen.
Rogers-Modelle nutzen: Setzen Sie Rogers-Materialmodelle für Simulationen ein, um die Schaltungsleistung, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen, genau vorherzusagen und zu optimieren.
Layout-Richtlinien befolgen: Designlayouts sollten den Fertigungsmöglichkeiten und -beschränkungen entsprechen, einschließlich:
Leiterbahnbreite und -abstand
Mindestlochgröße
Impedanztoleranzen
Leitungsabstand
Schichtstapelkonfiguration
Design für Wärmemanagement: Implementieren Sie effektive Wärmemanagementstrategien, um Wärme von Komponenten abzuleiten, Leistungseinbußen zu verhindern und Zuverlässigkeit über die Zeit sicherzustellen.
Koeffizienten berücksichtigen: Berücksichtigen Sie materialspezifische Koeffizienten wie den Wärmeausdehnungskoeffizienten, um potenzielle Probleme im Zusammenhang mit Dimensionsstabilität und Zuverlässigkeit zu mildern.
Technischen Support nutzen: Nutzen Sie den umfassenden technischen Support, die Ressourcen und das Fachwissen von Rogers in Hochfrequenz-Designtechniken, um die Leistung und Zuverlässigkeit von Platinen zu optimieren.
Durch die Einhaltung dieser Richtlinien können Ingenieure das volle Potenzial der Platinenmaterialien von Rogers nutzen, die genau auf die spezifischen Anforderungen und Herausforderungen ihrer Anwendungen zugeschnitten sind.
