Выпуск #2/2010
И.Романова.
Материалы фирмы Rogers Сorpоration для изготовления ВЧ и СВЧ печатных плат
Материалы фирмы Rogers Сorpоration для изготовления ВЧ и СВЧ печатных плат
Просмотры: 2514
Компания Rogers Corporation производит высокотехнологичные материалы для электроники и благодаря выпуску таких материалов, как ламинаты серий RT/duroid5000, RT/duroid6002, RO3000, RO4000 и TMM формирует рынок материалов для высокочастотных приложений. Продукция этой компании используется в многочисленных областях, включая автомобильную технику, антенны, высокоскоростные цифровые устройства, военную технику, беспроводную связь, передовые технологии корпусирования и бытовую электронику.
Компания Rogers предлагает пользователям самые разнообразные материалы для производства высокочастотных печатных плат с относительной диэлектрической проницаемостью в диапазоне от 2,3 до 10,2 и малыми диэлектрическими потерями:
* фторопласты RT/duroid;
* армированные фторопласты RO3000, RO5000, RO6000;
* углеводородную керамику TMM;
* армированные ламинаты ULTRALAM 2000;
Все материалы имеют стандартный ряд толщин и могут иметь одно- или двухстороннюю металлизацию из электроосажденной или накатанной фольги (медь, латунь, алюминий) заданной толщины.
Материалы Rogers имеют высокие параметры (тангенс угла потерь, диэлектрическую проницаемость и т.д.) и их предпочитает большинство производителей СВЧ печатных плат. Более того, возможна комбинация СВЧ-материала производства Rogers и FR4 при изготовлении печатных плат.
ВЧ и СВЧ печатные платы - это те же односторонние или двухсторонние печатные платы, которые изготавливаются на фторопластовом основании, но с коэффициентом диэлектрической проницаемости меньше 3, наименьшим тангенсом диэлектрических потерь и с высокой термомеханической стабильностью. В настоящее время таким требованиям отвечают печатные платы, изготовленные из материалов Rogers. Основные характеристики этих материалов представлены в таблице. Все материалы имеют стандартный ряд толщин и двухстороннюю металлизацию из электроосажденной или накатанной фольги (медь, латунь, алюминий) заданной толщины.
RO3000 и RO3200 СВЧ - ламинаты на основе PTFE и керамики. Материалы серии RO3000 были первыми материалами Rogers, разработанными для широкого применения в начале 1990-х годов. В состав серии входят RO3003 (ε = 3,0), RO3035 (ε = 3,50), RO3006 (ε = 6,15) и RO3010 (ε = 10,2). Эти материалы имеют отличные высокочастотные электрические свойства и высокую термостабильность при стоимости в несколько раз ниже стоимости RT/duroid6000. Коэффициент теплового расширения (КТР) по осям X и Y у этих материалов близок по значению к КТР меди и FR4, что дает возможность изготавливать надежные RO3000/FR4 гибридные сборки. Низкие диэлектрические потери (0,0013 на частоте 10 ГГц) дают большие преимущества при использовании ламината RO3003 в СВЧ-оборудовании.
Семейство ламинатов RO3200 включает в себя RO3203 (ε = 3,02) и RO3210 (ε = 10,2). Они разработаны специально для приложений, где требуется материал с характеристиками RO3000, но при этом требуется большая механическая прочность. Материалы RO3200 изготовлены путем комбинирования слоев PTFE/керамики и PTFE/армированного ламината, что обеспечивает повышенную жесткость. Как и материалы серии RO3000, данное семейство идеально подходит для изготовления многослойных печатных плат и гибридных конструкций с применением FR4.
RO4000 - армированный материал на основе термореактивного полимера с добавлением керамики. Эта серия СВЧ-материалов была разработана, чтобы, с одной стороны, обеспечить качественные СВЧ-характеристики, сравнимые с таковыми у фторопластосодержащих материалов, и, с другой стороны, максимально упростить технологию изготовления плат, т. е. сделать ее совместимой с традиционной технологией обработки армированных текстолитов (FR4). Материалы RO4000 представляют собой армированное стекловолокно с высокой температурой стеклования (Tg > 280°C) с наполнением из термореактивного полимера с добавлением керамики. В отличие от материалов на основе фторопласта (PTFE) материалы серии RO4000 не требуют специальной химической или плазменной обработки поверхности при подготовке производства металлизированных переходных отверстий. Благодаря этому стоимость производства печатных плат и монтажа на СВЧ-материалах серии RO4000 сравнима с затратами для обычных слоистых пластиков на основе эпоксидных смол. Материал RO4003C имеет диэлектрическую проницаемость 3,38, а RO4350B - 3,48.
В серию RO4000 входят два препреговых материала: RO4403C и RO4450B, позволяющих строить многослойные структуры на основе материалов RO4003C и RO4350B, соответственно. Материал RO4403 имеет коэффициент диэлектрической проницаемости 3,17 и тангенс угла диэлектрических потерь 0,005. Материал RO4450B огнеупорный и имеет диэлектрическую проницаемость 3,54 и потери на уровне 0,004. Как и материалы серии RO4000, данные препреги полностью совместимы с традиционной технологией производства плат на основе FR4.
Материал серии RO4000 - это усиленные стеклом, гидрокарбонатные керамические термоактивные ламинаты с малым тангенсом диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемостью от 2,3 до 10,2, разработаны специально для производства СВЧ печатных плат с рабочими частотами от 500 МГц и выше.
Материал серии RO4000В компания "Абрис Технолоджи" применяет в качестве базового материала для своих СВЧ печатных плат. На данном материале выполняется двухслойная печатная плата с металлизированными отверстиями. Обычно на верхнем слое расположены дискретные элементы изделия и элементы топологии. В настоящее время точность воспроизведения элементов топологии составляет ± 12 мкм, что достаточно для большинства применений. Нижний слой печатной платы представляет собой сплошной полигон "земли". Металлизированные отверстия обеспечивают электрическое соединение слоев и теплоотвод.
Эта двухслойная печатная плата соединяется с теплоотводящим основанием (обычно медным) через тонкую прокладку, обладающую хорошими тепло- и электропроводящими свойствами. Соединение осуществляется методом прессования. Таким образом, образуется единый "сэндвич" из высокочастотного базового материала и медного теплоотвода. Внешний контур может иметь достаточно сложную геометрию, возможна внутренняя фрезеровка пазов, вырезов, в том числе заданной глубины.
Для обеспечения защиты от коррозии, медь на поверхности ПП, а также медная подложка покрываются слоем гальванического золота (~2,5 мкм толщиной), которое позволяет применять как разварку золотой проволокой, так и пайку.
RO4360 - новый ламинированный материал. Имеет высокую диэлектрическую проницаемость 6,15 при 10 ГГц, применяется при изготовлении СВЧ-блоков и дает значительное сокращение (на 20-30%) площади, занимаемой изделием на печатной плате. RO4360 совместим с FR-4 и имеет такую же надежность и постоянство характеристик, что и материал RO4350B.
RO4360 - материал термостойкий, обладает отличной теплопроводностью 0,81 Вт/м/K, низким коэффициентом температурного расширения по оси Z, что позволяет получать в печатной плате надежные металлизированные отверстия и упрощает процессы сверления по сравнению с ламинатами RO4350B.
Типичные области применения для RO4360 - СВЧ-электроника, а также он может заменить материал LTCC (низкотемпературная керамика). Материал RO4360 позволяет работать на частотах 4 ГГц и может стать основой для создания следующего поколения СВЧ-аппаратуры.
RT/duroid5870 и RT/duroid5880 - это PTFE композиты, армированные стекловолокном. RT/duroid5870 имеет диэлектрическую проницаемость 2,33 ± 0,02 и тангенс угла потерь 0,0012; RT/duroid5880 - 2,2 ± 0,02 и 0,0004-0,0009, соответственно.
Эти материалы разработаны еще в 1960-х годах как альтернатива армированному фторопласту (PTFE) с низкой анизотропией коэффициента диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость этих материалов является наименьшей среди поставляемых в настоящий момент материалов Rogers, что делает их наиболее подходящими для СВЧ-устройств, где потери должны быть минимальны. Благодаря низкому влагопоглощению материалы RT/duroid5870 и 5880 идеально подходят для применения в условиях с высокой влажностью.
RT/duroid6000 - PTFE керамические ламинаты. Существует несколько разновидностей материалов данного типа.
Ламинаты RT/duroid6002 и RT/duroid6202 (ε = 2,94) были разработаны в конце 1980-х годов, чтобы устранить некоторые недостатки материалов на основе фторопласта (PTFE). Исключительными свойствами этих материалов являются высокая стабильность диэлектрической постоянной в широком диапазоне температур и коэффициент теплового расширения, почти совпадающий с КТР меди. Все это делает данные материалы идеальным решением для изготовления многослойных конструкций, используемых в подверженном резким изменениям температуры аэрокосмическом оборудовании, где предъявляются жесткие требования к надежности металлизированных переходных отверстий, а также необходимы малые диэлектрические потери.
К данному классу относятся и материалы RT/duroid6006/6010LM - керамические PTFE ламинаты. Материалы RT/duroid6006 (ε = 6,15) и 6010LM (ε = 10,2) были разработаны в конце 1970-х годов с целью снижения габаритных размеров печатных плат, так как высокая диэлектрическая проницаемость позволяет реализовывать устройства меньшего размера.
TMM - термостабильные СВЧ-ламинаты на основе углеводородной керамики. Материалы TMM3 (ε = 3,27), TMM4 (ε = 4,5), TMM6 (ε = 6,0), TMM10 (ε = 9,2) и TMM10i (ε = 9,8) объединяют лучшие свойства керамических и фторопластосодержащих материалов. Эти, разработанные в начале 1990-х годов, материалы имеют достаточную жесткость, чтобы обеспечить надежное крепление навесных элементов, а также могут быть обработаны по традиционной для обычных печатных плат технологии, в отличие от дорогой тонкопленочной технологии, применяемой для обработки высокочистого поликора.
Ламинаты серии TMM, аналогично RT/duroid6002, демонстрируют высокую стабильность электрических и механических параметров в широком диапазоне температур. Благодаря большому выбору номинала диэлектрических постоянных эти ламинаты находят применение в аппаратуре спутниковых систем связи, в частности, при производстве микрополосковых антенн.
Серия гибких печатных материалов R/flex.1000, R/flex.1100, R/flex.2001, Rflex.2005, R/flexCrystal. разработана для производства гибких односторонних и двухсторонних печатных плат и подходит для жестких температурных условий.
ULTRALAM2000 - PTFE армированный ламинат. Материалы Ultralam 2000 изготавливаются с применением стекловолокна марки 1080 и применяются в системах, где требуется повышенная надежность. Диэлектрическая проницаемость материала составляет от 2,4 до 2,6, а тангенс угла потерь - 0,0022.
Области применения: антенны для беспроводных коммуникационных систем; станции сотовой связи; спутниковые телевизионные приемники; СВЧ- и ВЧ-компоненты; РЛ-системы; мобильные коммуникационные системы.
В рамках выставки "ЭкспоЭлектроника 2010" состоялась презентация "Новые материалы Rogers для производства печатных плат", и в рамках деловой программы выставки компания "Абрис" провела семинар по теме "Практика серийного изготовления СВЧ-блоков на импортных материалах (Rogers, Taconic др.) с медным основанием". Семинар собрал свыше 120 человек. На семинаре были освещены вопросы особенностей проектирования СВЧ-блоков и перехода на импортные материалы при их изготовлении, также была представлена освоенная компанией "Абрис" технология серийного изготовления СВЧ-блоков гражданского и военного назначения диапазона десятков гигагерц. Были рассмотрены достоинства и особенности импортных СВЧ-материалов печатных плат (Rogers, Taconic и др.), как альтернатива традиционной технологии на поликоре, и преимущества перехода на новые технологии. Основной вопрос, который интересовал участников семинара, планирует ли компания Rogers выпуск материалов со значением тангенса угла диэлектрических потерь < 0,001. Надо сказать, что в настоящее время Rogers производит значительное количество материалов с тангенсом, близким к этому значению: RO3003 - 0,0013 ; RT/d5870 - 0,0012; RT/d5880 - 0,0009 ;RT/d6002 - 0,0012.
* фторопласты RT/duroid;
* армированные фторопласты RO3000, RO5000, RO6000;
* углеводородную керамику TMM;
* армированные ламинаты ULTRALAM 2000;
Все материалы имеют стандартный ряд толщин и могут иметь одно- или двухстороннюю металлизацию из электроосажденной или накатанной фольги (медь, латунь, алюминий) заданной толщины.
Материалы Rogers имеют высокие параметры (тангенс угла потерь, диэлектрическую проницаемость и т.д.) и их предпочитает большинство производителей СВЧ печатных плат. Более того, возможна комбинация СВЧ-материала производства Rogers и FR4 при изготовлении печатных плат.
ВЧ и СВЧ печатные платы - это те же односторонние или двухсторонние печатные платы, которые изготавливаются на фторопластовом основании, но с коэффициентом диэлектрической проницаемости меньше 3, наименьшим тангенсом диэлектрических потерь и с высокой термомеханической стабильностью. В настоящее время таким требованиям отвечают печатные платы, изготовленные из материалов Rogers. Основные характеристики этих материалов представлены в таблице. Все материалы имеют стандартный ряд толщин и двухстороннюю металлизацию из электроосажденной или накатанной фольги (медь, латунь, алюминий) заданной толщины.
RO3000 и RO3200 СВЧ - ламинаты на основе PTFE и керамики. Материалы серии RO3000 были первыми материалами Rogers, разработанными для широкого применения в начале 1990-х годов. В состав серии входят RO3003 (ε = 3,0), RO3035 (ε = 3,50), RO3006 (ε = 6,15) и RO3010 (ε = 10,2). Эти материалы имеют отличные высокочастотные электрические свойства и высокую термостабильность при стоимости в несколько раз ниже стоимости RT/duroid6000. Коэффициент теплового расширения (КТР) по осям X и Y у этих материалов близок по значению к КТР меди и FR4, что дает возможность изготавливать надежные RO3000/FR4 гибридные сборки. Низкие диэлектрические потери (0,0013 на частоте 10 ГГц) дают большие преимущества при использовании ламината RO3003 в СВЧ-оборудовании.
Семейство ламинатов RO3200 включает в себя RO3203 (ε = 3,02) и RO3210 (ε = 10,2). Они разработаны специально для приложений, где требуется материал с характеристиками RO3000, но при этом требуется большая механическая прочность. Материалы RO3200 изготовлены путем комбинирования слоев PTFE/керамики и PTFE/армированного ламината, что обеспечивает повышенную жесткость. Как и материалы серии RO3000, данное семейство идеально подходит для изготовления многослойных печатных плат и гибридных конструкций с применением FR4.
RO4000 - армированный материал на основе термореактивного полимера с добавлением керамики. Эта серия СВЧ-материалов была разработана, чтобы, с одной стороны, обеспечить качественные СВЧ-характеристики, сравнимые с таковыми у фторопластосодержащих материалов, и, с другой стороны, максимально упростить технологию изготовления плат, т. е. сделать ее совместимой с традиционной технологией обработки армированных текстолитов (FR4). Материалы RO4000 представляют собой армированное стекловолокно с высокой температурой стеклования (Tg > 280°C) с наполнением из термореактивного полимера с добавлением керамики. В отличие от материалов на основе фторопласта (PTFE) материалы серии RO4000 не требуют специальной химической или плазменной обработки поверхности при подготовке производства металлизированных переходных отверстий. Благодаря этому стоимость производства печатных плат и монтажа на СВЧ-материалах серии RO4000 сравнима с затратами для обычных слоистых пластиков на основе эпоксидных смол. Материал RO4003C имеет диэлектрическую проницаемость 3,38, а RO4350B - 3,48.
В серию RO4000 входят два препреговых материала: RO4403C и RO4450B, позволяющих строить многослойные структуры на основе материалов RO4003C и RO4350B, соответственно. Материал RO4403 имеет коэффициент диэлектрической проницаемости 3,17 и тангенс угла диэлектрических потерь 0,005. Материал RO4450B огнеупорный и имеет диэлектрическую проницаемость 3,54 и потери на уровне 0,004. Как и материалы серии RO4000, данные препреги полностью совместимы с традиционной технологией производства плат на основе FR4.
Материал серии RO4000 - это усиленные стеклом, гидрокарбонатные керамические термоактивные ламинаты с малым тангенсом диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемостью от 2,3 до 10,2, разработаны специально для производства СВЧ печатных плат с рабочими частотами от 500 МГц и выше.
Материал серии RO4000В компания "Абрис Технолоджи" применяет в качестве базового материала для своих СВЧ печатных плат. На данном материале выполняется двухслойная печатная плата с металлизированными отверстиями. Обычно на верхнем слое расположены дискретные элементы изделия и элементы топологии. В настоящее время точность воспроизведения элементов топологии составляет ± 12 мкм, что достаточно для большинства применений. Нижний слой печатной платы представляет собой сплошной полигон "земли". Металлизированные отверстия обеспечивают электрическое соединение слоев и теплоотвод.
Эта двухслойная печатная плата соединяется с теплоотводящим основанием (обычно медным) через тонкую прокладку, обладающую хорошими тепло- и электропроводящими свойствами. Соединение осуществляется методом прессования. Таким образом, образуется единый "сэндвич" из высокочастотного базового материала и медного теплоотвода. Внешний контур может иметь достаточно сложную геометрию, возможна внутренняя фрезеровка пазов, вырезов, в том числе заданной глубины.
Для обеспечения защиты от коррозии, медь на поверхности ПП, а также медная подложка покрываются слоем гальванического золота (~2,5 мкм толщиной), которое позволяет применять как разварку золотой проволокой, так и пайку.
RO4360 - новый ламинированный материал. Имеет высокую диэлектрическую проницаемость 6,15 при 10 ГГц, применяется при изготовлении СВЧ-блоков и дает значительное сокращение (на 20-30%) площади, занимаемой изделием на печатной плате. RO4360 совместим с FR-4 и имеет такую же надежность и постоянство характеристик, что и материал RO4350B.
RO4360 - материал термостойкий, обладает отличной теплопроводностью 0,81 Вт/м/K, низким коэффициентом температурного расширения по оси Z, что позволяет получать в печатной плате надежные металлизированные отверстия и упрощает процессы сверления по сравнению с ламинатами RO4350B.
Типичные области применения для RO4360 - СВЧ-электроника, а также он может заменить материал LTCC (низкотемпературная керамика). Материал RO4360 позволяет работать на частотах 4 ГГц и может стать основой для создания следующего поколения СВЧ-аппаратуры.
RT/duroid5870 и RT/duroid5880 - это PTFE композиты, армированные стекловолокном. RT/duroid5870 имеет диэлектрическую проницаемость 2,33 ± 0,02 и тангенс угла потерь 0,0012; RT/duroid5880 - 2,2 ± 0,02 и 0,0004-0,0009, соответственно.
Эти материалы разработаны еще в 1960-х годах как альтернатива армированному фторопласту (PTFE) с низкой анизотропией коэффициента диэлектрической проницаемости. Диэлектрическая проницаемость этих материалов является наименьшей среди поставляемых в настоящий момент материалов Rogers, что делает их наиболее подходящими для СВЧ-устройств, где потери должны быть минимальны. Благодаря низкому влагопоглощению материалы RT/duroid5870 и 5880 идеально подходят для применения в условиях с высокой влажностью.
RT/duroid6000 - PTFE керамические ламинаты. Существует несколько разновидностей материалов данного типа.
Ламинаты RT/duroid6002 и RT/duroid6202 (ε = 2,94) были разработаны в конце 1980-х годов, чтобы устранить некоторые недостатки материалов на основе фторопласта (PTFE). Исключительными свойствами этих материалов являются высокая стабильность диэлектрической постоянной в широком диапазоне температур и коэффициент теплового расширения, почти совпадающий с КТР меди. Все это делает данные материалы идеальным решением для изготовления многослойных конструкций, используемых в подверженном резким изменениям температуры аэрокосмическом оборудовании, где предъявляются жесткие требования к надежности металлизированных переходных отверстий, а также необходимы малые диэлектрические потери.
К данному классу относятся и материалы RT/duroid6006/6010LM - керамические PTFE ламинаты. Материалы RT/duroid6006 (ε = 6,15) и 6010LM (ε = 10,2) были разработаны в конце 1970-х годов с целью снижения габаритных размеров печатных плат, так как высокая диэлектрическая проницаемость позволяет реализовывать устройства меньшего размера.
TMM - термостабильные СВЧ-ламинаты на основе углеводородной керамики. Материалы TMM3 (ε = 3,27), TMM4 (ε = 4,5), TMM6 (ε = 6,0), TMM10 (ε = 9,2) и TMM10i (ε = 9,8) объединяют лучшие свойства керамических и фторопластосодержащих материалов. Эти, разработанные в начале 1990-х годов, материалы имеют достаточную жесткость, чтобы обеспечить надежное крепление навесных элементов, а также могут быть обработаны по традиционной для обычных печатных плат технологии, в отличие от дорогой тонкопленочной технологии, применяемой для обработки высокочистого поликора.
Ламинаты серии TMM, аналогично RT/duroid6002, демонстрируют высокую стабильность электрических и механических параметров в широком диапазоне температур. Благодаря большому выбору номинала диэлектрических постоянных эти ламинаты находят применение в аппаратуре спутниковых систем связи, в частности, при производстве микрополосковых антенн.
Серия гибких печатных материалов R/flex.1000, R/flex.1100, R/flex.2001, Rflex.2005, R/flexCrystal. разработана для производства гибких односторонних и двухсторонних печатных плат и подходит для жестких температурных условий.
ULTRALAM2000 - PTFE армированный ламинат. Материалы Ultralam 2000 изготавливаются с применением стекловолокна марки 1080 и применяются в системах, где требуется повышенная надежность. Диэлектрическая проницаемость материала составляет от 2,4 до 2,6, а тангенс угла потерь - 0,0022.
Области применения: антенны для беспроводных коммуникационных систем; станции сотовой связи; спутниковые телевизионные приемники; СВЧ- и ВЧ-компоненты; РЛ-системы; мобильные коммуникационные системы.
В рамках выставки "ЭкспоЭлектроника 2010" состоялась презентация "Новые материалы Rogers для производства печатных плат", и в рамках деловой программы выставки компания "Абрис" провела семинар по теме "Практика серийного изготовления СВЧ-блоков на импортных материалах (Rogers, Taconic др.) с медным основанием". Семинар собрал свыше 120 человек. На семинаре были освещены вопросы особенностей проектирования СВЧ-блоков и перехода на импортные материалы при их изготовлении, также была представлена освоенная компанией "Абрис" технология серийного изготовления СВЧ-блоков гражданского и военного назначения диапазона десятков гигагерц. Были рассмотрены достоинства и особенности импортных СВЧ-материалов печатных плат (Rogers, Taconic и др.), как альтернатива традиционной технологии на поликоре, и преимущества перехода на новые технологии. Основной вопрос, который интересовал участников семинара, планирует ли компания Rogers выпуск материалов со значением тангенса угла диэлектрических потерь < 0,001. Надо сказать, что в настоящее время Rogers производит значительное количество материалов с тангенсом, близким к этому значению: RO3003 - 0,0013 ; RT/d5870 - 0,0012; RT/d5880 - 0,0009 ;RT/d6002 - 0,0012.
Отзывы читателей
