Introducción
Las PCB Rogers son placas de alta frecuencia fabricadas con materiales exclusivamente de la corporación Rogers. A diferencia de las placas PCB convencionales fabricadas con resina epoxi (FR4), las PCB Rogers utilizan una base cerámica como material de alta frecuencia y no contienen fibra de vidrio en su interior. Conocidas por su excepcional constante dieléctrica, baja tangente de pérdida y alta conductividad térmica, las PCB Rogers ofrecen diversas ventajas sobre las PCB tradicionales. En esta entrada del blog, nuestro objetivo es ofrecer una introducción completa a las PCB Rogers, abarcando sus características únicas, ventajas, aplicaciones y más. Exploremos juntos el mundo de las PCB Rogers…
Beneficios de la PCB Rogers
Las PCB Rogers son una excelente opción por muchas razones. El material Rogers es el preferido por su excepcional rendimiento en condiciones exigentes, así como por su calidad y utilidad. A pesar de su mayor coste en comparación con otros materiales, las PCB Rogers ofrecen numerosas ventajas, entre ellas:
- Excelente rendimiento de alta frecuencia con baja pérdida dieléctrica.
- Fabricación de PCB de bajo consumo eléctrico
- Control de impedancia mejorado
- Capacidades excepcionales de gestión térmica
- Adecuado para aplicaciones espaciales con baja desgasificación.
- Baja absorción de humedad y expansión térmica.
- Sólida estabilidad dimensional para un uso confiable
- Alta compatibilidad y facilidad de fabricación.
Tipos de Rogers y sus propiedades
En esta parte, enumeramos algunos materiales Rogers ampliamente utilizados con una breve introducción a sus propiedades para ayudarlo a elegir el material adecuado para su proyecto de PCB:
rogers 3003
El Rogers RO3003 es un laminado de alta frecuencia muy popular, utilizado principalmente en aplicaciones de RF y microondas. Este laminado está compuesto principalmente de un compuesto de teflón (PTFE) con infusión de cerámica. Una de sus características más destacadas es su notable estabilidad de la constante dieléctrica a diferentes temperaturas, lo que elimina eficazmente el problema común de las fluctuaciones de la constante dieléctrica que experimentan los materiales de vidrio de PTFE a temperatura ambiente.
Rogers 4003C
El laminado 4003 utiliza fibras de vidrio 1080 y 1674 dispuestas de forma adecuada para la laminación eléctrica. Un aspecto destacable del 4003C son sus propiedades eléctricas, muy similares a las del PTFE/tejido de fibra de vidrio, mientras que su tecnología de procesamiento es similar a la del material de resina epoxi/tejido de fibra de vidrio. Se limpia fácilmente con un cepillo de nailon convencional. La principal ventaja del RO4003C reside en su mínima pérdida de carga y la presencia de dos tipos de fibra de vidrio.
rogers 4350
Rogers 4350 es un material de alto rendimiento para señales de PCB, compuesto de fibra de vidrio reforzada con resina de hidrocarburo/relleno cerámico, en lugar de PTFE. Ofrece un ahorro de costes en comparación con los laminados de microondas convencionales, ya que no requiere un procesamiento especial de orificios pasantes THT. Este material posee una constante dieléctrica estable en un amplio rango de frecuencias y un bajo coeficiente de temperatura, lo que lo convierte en un sustrato ideal para aplicaciones de banda ancha.
rogers 4830
El laminado termoestable RO4830 se puede fabricar con tecnología FR4 estándar. Este laminado posee propiedades eléctricas que se ajustan estrechamente a los valores estándar, lo que resulta en un rendimiento superior en reflectancia y ganancia de puntería. Es especialmente adecuado para aplicaciones de ondas milimétricas que priorizan la rentabilidad, como los sensores de radar para automóviles que operan a 76-81 GHz.
Rogers 4835T
RO4835 es un material de placa de circuito especializado desarrollado por Rogers, que está diseñado específicamente para el diseño de la capa interna en tableros multicapaEste material es un par termoestable que puede mitigar eficazmente el aumento de la constante dieléctrica y el factor de disipación causado por la oxidación en el cableado. En comparación con los termoestables convencionales, el RO4835T presenta una notable resistencia a la oxidación, siendo diez veces más resistente.
rogers 5880
El laminado de alta frecuencia Rogers 5880 está compuesto por una mezcla de compuesto de PTFE y microfibra. Presenta una absorción de humedad muy baja, baja desgasificación y baja pérdida eléctrica. Además, la constante dieléctrica de los laminados Rogers RT/Duroid 5880 es muy estable en un amplio rango de frecuencias, lo que los hace ideales para aplicaciones de alta frecuencia y banda ancha.
| Materiales Rogers | Constante dieléctrica | Otras propiedades |
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rogers 3003 |
3.00 +/- .04.
| Factor de disipación: 0.0010 a 10 GHz Espesor del sustrato: 0.02 “(0.5 mm) El espesor del cobre: 0.5 onzas CTE bajo en los ejes X, Y y Z de 17, 16 y 25 ppm/°C, respectivamente |
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Rogers 4003C
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3.38 +/- 0.05
| Factor de disipación: 0.0027 a 10 GHz Coeficiente de expansión térmica del eje Z bajo a 46 ppm/°C La resistencia del volumen: 1.7×10&10 Resistencia superficial: 4.2*10&9 |
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rogers 4350
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3.48 +/- 0.05
| Factor de disipación: 0.0037 a 10 GHz Coeficiente de expansión térmica del eje Z bajo a 32 ppm/°C Temperatura de transición vítrea (TG) superior a 280 °C Velocidad de superficie inferior a 500 SFM Carga de viruta inferior a 0.05 mm durante la perforación |
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rogers 4830
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3.24 | Pérdida de inserción: 2.2 db/in a 77 GHz Clasificación de retardante de llama UL 94 V-0 Espesores dieléctricos de laminados: 0.005 y 0.0094 |
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Rogers 4835T
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3.3
| Densidad 1.92 g/cm3 Conductividad térmica 0.66 w/m/k Laminado retardante de llama, clasificación UL 94 V-0 Temperatura de transición vítrea Tg de más de 280 grados |
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rogers 5880
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2.20 +/- 02
| Factor de disipación de 0009 a 10 GHz Densidad extremadamente baja de 1.37 g/cm3 TCDk del eje Z tan bajo como +22 ppm/°C Isotrópico |
Diferencias entre Rogers y FR4
Alta frecuencia
Placas de circuito impreso FR-4, Debido a su asequibilidad, confiabilidad y características comunes, se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, como circuitos de audio y diseños de microondas. Sin embargo, no son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia. Los laminados especiales de alta frecuencia creados por Rogers son los más conocidos. Sus materiales tienen una constante dieléctrica aproximadamente un 20 % menor que la de las placas FR-4. Para evaluar si los laminados de alta frecuencia son necesarios para su proyecto, es importante analizar sus especificaciones eléctricas y mecánicas. Si las variaciones son demasiado amplias, es mejor utilizar el material de PCB de Rogers.
Disipación
El factor de disipación o Df es un factor importante, y este factor es mayor en las placas FR-4 que en las fabricadas con materiales Rogers. En concreto, los materiales FR-4 presentan mayores pérdidas, especialmente a altas frecuencias, con valores típicos de alrededor de 0.020 en comparación con 0.004 en las placas Rogers. La disipación en los materiales FR-4 también aumenta con la frecuencia, por lo que los laminados de alta frecuencia presentan una característica de disipación constante que depende de la frecuencia. Sin embargo, el uso de FR-4 puede ayudar a minimizar la pérdida de señal gracias a su menor factor de disipación, y el proceso de ensamblaje automatizado y la fabricación de los materiales FR-4 facilitan su manejo durante el ensamblaje y la producción.
Estabilidad de impedancia
Para garantizar un flujo de corriente constante al aplicar voltaje, la estabilidad de la impedancia es fundamental en las aplicaciones de diseño. Rogers y FR-4 son sustancias de uso frecuente para este fin; sin embargo, Rogers ofrece una mayor variedad de constantes dieléctricas en comparación con el FR-4. Si bien el FR-4 es económico, su constante dieléctrica puede variar significativamente con los cambios de temperatura en el sustrato. Para circuitos que requieren una variación mínima en un amplio rango de temperaturas, se recomienda utilizar laminados de alta frecuencia fabricados con materiales Rogers, especialmente en entornos de alta temperatura.
Constante dieléctrica
El constante dieléctrica Es la capacidad de un material para retener energía eléctrica dentro de un campo eléctrico. El FR-4 tiene una constante dieléctrica más baja, de 4.5, en comparación con los materiales de Roger, que varían de 6.15 a 11. El FR-4 tiene una constante dieléctrica más alta que los materiales plásticos, y su uso puede resultar en PCB al menos un 4 % más ligeros. El FR-25 también presenta buena resistencia a la humedad y una alta rigidez dieléctrica. Aunque los PCB de Roger tienen una constante dieléctrica más alta que el FR-4, este último puede utilizarse porque es un material eficaz para almacenar energía eléctrica. Los PCB con constantes dieléctricas más altas son más propensos a romperse al someterse a campos eléctricos intensos.
Aplicación espacial
El uso de placas de circuito impreso en aplicaciones espaciales es crucial, y los distintos materiales tienen distintos niveles de idoneidad. La desgasificación, que es la liberación de gases atrapados, puede ser un problema en el espacio. La humedad o los materiales corrosivos pueden penetrar poros y dañar los componentes. Los materiales FR-4 ofrecen buena estabilidad eléctrica, durabilidad y son rentables, pero los materiales Rogers son los más adecuados para aplicaciones espaciales debido a su baja desgasificación y versatilidad.
Manejo de temperatura
Para regular la temperatura en equipos electrónicos, es fundamental utilizar materiales de gestión térmica durante el proceso de diseño de placas de circuito impreso. El coeficiente térmico de la constante dieléctrica se emplea para evaluar las propiedades de los materiales de las PCB, lo que puede influir en las fluctuaciones de temperatura. Los materiales Rogers son más adecuados para la gestión de la temperatura, ya que ofrecen una condición de funcionamiento con poca variación a temperaturas más altas. Esto se debe a que son termoestables de alta frecuencia y más robustos a temperaturas más altas.
Aplicaciones de Rogers PCB
Las PCB de Rogers encuentran amplias aplicaciones en diversas industrias debido a su excelente rendimiento de señal y confiabilidad:
- Dispositivos militares
Una de las principales aplicaciones de las PCB Rogers es en dispositivos militares, que dependen en gran medida de la captación y transmisión de señales. En zonas remotas, solo las PCB de alta frecuencia, como las de Rogers, pueden funcionar eficientemente para garantizar una comunicación de señales ininterrumpida.
- Electrónica de consumo
Las placas de circuito impreso Rogers también se utilizan en productos electrónicos de consumo como smartphones, tablets, PC y portátiles que requieren una recepción y transmisión de señal potentes. Las marcas de smartphones de alta gama suelen utilizar placas de circuito impreso Rogers en sus dispositivos para garantizar un rendimiento de señal de alta calidad.
- Telecomunicación
Los sistemas de telecomunicaciones también dependen en gran medida de las PCB de Rogers para la captura y transmisión eficiente de señales. El uso de cualquier otra PCB podría reducir la calidad de la señal, lo que afectaría el rendimiento del sistema.
- Placas para microondas
La construcción de alta calidad de las PCB de Rogers también las hace adecuadas para su uso en la fabricación de placas de microondas, que se utilizan en diversas industrias, como estaciones base celulares, sistemas de comunicación y estaciones 5G.
- Automóvil
Las PCB de Rogers también se utilizan en la industria automotriz para equipos de prueba automatizados/mecanizados, radares automotrices y sensores. Las aplicaciones de ingeniería de RF incluyen amplificadores de potencia, etiquetas de identificación de RF e infraestructura IP.
- Aeroespacial
En ingeniería aeronáutica, los PCB de Rogers se utilizan en sistemas de prevención de colisiones de aeronaves, antenas de microbanda y radios de retorno.
Resumen
Elegir el material adecuado para su placa de circuito impreso es una decisión crucial que influirá en su idoneidad para aplicaciones específicas. Con esta entrada de blog, buscamos mejorar su comprensión de las PCB de Rogers. Si necesita más información o asesoramiento para seleccionar la PCB más adecuada para su proyecto, no dude en contactarnos. Contáctanos MOKO Technology es un fabricante líder de PCB en China, con un equipo de ingenieros experimentados que colaboran con los clientes en sus proyectos. Ofrecemos asistencia en la selección de materiales. Diseño de PCB, y procesos de fabricación y montaje.
