Технология RF цепей - Kappa 438 со значением DF всего 0,005 - это материал, который лучше всего подходит для работы на высоких частотах

Переход от материалов для печатных плат FR-4 к материалам с более высокими эксплуатационными характеристиками зачастую не так прост, как может показаться на первый взгляд. Когда изменения становятся очевидными, может возникнуть множество неожиданных проблем, которые необходимо решить. Некоторые из этих проблем могут быть связаны с проектированием схем, а некоторые - с процессом изготовления печатных плат.

Из-за снижения производительности схемы необходимо перейти с печатных плат FR-4 на высокочастотные печатные платы. Для конкретной схемы допустимая величина вносимых потерь может варьироваться в зависимости от области применения. Потери материалов классифицируются по коэффициенту потерь (DF), который весьма субъективен для материалов с малыми, средними и высокими потерями. Основываясь на опыте, в этой статье мы классифицируем их следующим образом: Материалы с высокими потерями имеют значения DF 0,015 или выше, что является общим значением для многих материалов FR-4; некоторые высокоэффективные материалы FR-4 имеют более низкие потери, некоторые из которых имеют значения DF 0,010, эти материалы классифицируются как материалы со средними потерями; значение DF для материалов с низкими потерями обычно ниже 0,004; значение DF для материалов с чрезвычайно низкими потерями составляет 0,002 или меньше. Между материалами с низкими и средними потерями существует "серая зона" с диапазоном значений DF от 0,004 до 0,010.

В дополнение к разнице в потерях переход на высокочастотные материалы может потребовать значительных конструктивных изменений. Эти изменения в первую очередь обусловлены тем, что диэлектрическая проницаемость (DK) материала FR-4 составляет приблизительно 4,2-4,5, в то время как многие высокочастотные ламинаты имеют очень низкие значения DK. Изменения в DK могут привести к различиям в сопротивлении, поэтому часто требуется изменить схему подключения. Кроме того, толщина ламината FR-4 может не совпадать с ожидаемой толщиной ламината, чтобы сохранить желаемую толщину ламината.

Другая проблема связана с процессом изготовления печатных плат. Некоторые высокочастотные материалы на основе ПТФЭ могут требовать других технологических параметров, чем материалы FR-4.

Есть и другие факторы, влияющие на качество FR-4. В связи с потребностями высокочастотной промышленности, допуски по DK для большинства высокочастотных материалов более жесткие, чем для FR-4, и контроль толщины подложки также более строгий. Эти строго контролируемые свойства ламината являются весьма выгодными при изготовлении плат с регулируемым сопротивлением и узким импедансом. Кроме того, высокочастотные материалы обычно обладают очень низкой гигроскопичностью, что для некоторых применений может быть более важным для повышения производительности, чем низкий DF материала. Кроме того, высокочастотные материалы обычно изготавливаются с низким температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости (tcdk), который является мерой изменения DK в зависимости от температуры. Для некоторых применений tcdk может быть важнее потерь, что является еще одной причиной использования высокочастотных ламинатов.

К счастью, постоянно разрабатываются новые материалы для печатных плат, многие из которых являются промежуточными между материалами для печатных плат FR-4 и высокочастотными материалами для печатных плат. Например, Rogers kappa 438 Gamma обладает многими свойствами, аналогичными FR-4, и при этом обладает многими преимуществами, присущими высокочастотным материалам. Его значение DF составляет 0,005, что не ниже, чем у материалов с низкими потерями, но по сравнению с материалами FR-4 со средними или высокими потерями потери значительно снижены. Kappa 438 Gamma был разработан с учетом того, что он имеет тот же DK, что и многие широко используемые материалы FR-4, с DK равным 4,38, что означает, что его можно использовать без существенных изменений в конструкции схемы при замене FR-4. Кроме того, его допуски по стандарту DK более жесткие, чем у большинства материалов FR-4, с точностью ±0,05. Kappa 438 Gamma имеет CTE в линейке advanced PCB structure и может использовать тот же технологический процесс, что и FR-4.

Конечно, что касается печатных плат, то при переходе на любой другой материал производителям печатных плат рекомендуется оптимизировать процесс обработки материалов в каждой конкретной конструкции. Но хорошая новость заключается в том, что если вам придется перейти с FR-4 на высокочастотные материалы с низкими потерями, у техников по-прежнему будет выбор из множества материалов для печатных плат.

Чтобы узнать больше о Rogers kappa 438, пожалуйста, нажмите: Керамический печатный материал на основе углеводородной смолы Rogers третьего поколения kappa 438.