Definition: Rogers PCB
Rogers-PCBs (Printed Circuit Boards) sind HF-Leiterplatten, die aus speziellen Hochfrequenz-Substratmaterialien hergestellt werden, welche herausragende technische Eigenschaften haben, und in der Elektronik ab 1GHz für besser kontrollierbare Impedanzen (Wechselstromwiderstand) sorgen. Zudem weisen Sie eine hohe thermische Stabilität und mechanische Festigkeit auf. LeitOn verwendet hauptsächlich Hochfrequenz-Substratmaterialien des Weltmarktführers Rogers, der sich speziell auf Hochfrequenzanwendungen ausgerichtet hat.
Material & Bestandteile von Rogers PCB
Rogers-Materialien bestehen aus einer Kombination verschiedener Komponenten, um die gewünschten Eigenschaften ja nach Frequenz-Anwendungsbereich und Einsatzart zu erreichen. Hier eine kurze Übersicht, über die einzelnen Bestandteile von Rogers-Materialien:
Glasgewebe: Ein wichtiger Bestandteil vieler Rogers-Substrate ist ein hochwertiges Glasfasergewebe, das vom FR4 her auch bekannt ist. Dieses Glasfasergewebe sorgt für Festigkeit und Stabilität. In der Rogers 3000er Serie wird auf Glasfaser verzichtet und die Stabilität nur durch Füllstoffe erreicht.
Füllstoffe: Keramische Füllstoffe dienen dazu, die dielektrischen Eigenschaften zu verbessern und eine stabile dielektrische Konstante zu erreichen. Sie haben aber auch stabilisierende Eigenschaften. Bei der 5000er Serie von Rogers werden z.B. Glasmikrofasern verwendet, die zur Aufrechterhaltung der Dk-Gleichmäßigkeit (Gleichmäßigkeit der Dielektrizitätskonstante) beitragen. Weitere Füllstoffe dienen zur Optimierung der Wärmeleitfähigkeit oder um die Flammhemmung zu verbessern.
Harze: Je nach Serie werden unterschiedlichste Harze verwendet. Die Harze in der 4000er Serie sind kostenoptimierte Duroplaste. Bei höheren Frequenzanforderungen werden meist deutlich teurere PTFE (z.B. RO3000er und Rogers 5000/6000er Serie) verwendet. Epoxid-Harze sind bei FR4 basierten Materialien preiswerter Hersteller wie Panasonic (MEGTRON) oder Isola (IS620 u.a.) zu finden.
Die Rogers Corporation als Marktführer technischer Materialien
Die Rogers Corporation ist ein führendes Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von Hochleistungsmaterialien für verschiedene Industriezweige. Mit über 180 Jahren Erfahrung bietet das Unternehmen innovative Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen in den Bereichen Elektronik, Hochfrequenztechnik, erneuerbare Energien, Transportwesen und mehr.
Mit Niederlassungen und Produktionsstätten auf der ganzen Welt ist die Rogers Corporation bestrebt, Ingenieure mit erstklassigem Service und Support zu unterstützen. Das Unternehmen verpflichtet sich zur kontinuierlichen Verbesserung und treibt Innovationen voran, um den sich wandelnden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden.
Das zeichnet Rogers PCB aus
Alle Rogers-Materialien haben gut kontrollierte Dielektrizitätskonstanten (Dk), die je nach Produktgruppe ein großes Dk-Spektrum abdecken. Neben überdurchschnittlicher Wärmeleitfähigkeit (0,6 bis 0,8 W/mK) verfügen sie auch über eine hohe thermisch Robustheit (bleifreie Lötkompatibilität) und eine niedrige Z-Achsen-Ausdehnung für zuverlässige Qualität der durchkontaktierten Bohrungen. Speziell die bei LeitOn lagermäßig angebotene RO4000er Serie bietet optimierte Kosten und HF-/Mikrowellenleistung, z.B. durch Kompatibilität zu FR4-Fertigungsprozessen und darüber hinaus sogar flammhemmende Versionen gemäß UL 94 V-0.
Anwendungsmöglichkeiten von Rogers PCB
Rogers-Leiterplatten werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, insbesondere in Bereichen, in denen präzise Hochfrequenzsignale von entscheidender Bedeutung sind. Beispiele dafür sind:
- Telekommunikation
- Hochfrequenztechnik
- Radartechnik
- Satellitensysteme
- Mikrowellenanwendungen
Die unterschiedlichen Typen von Rogers PCB
Rogers teilt die Materialien hauptsächlich in Serien ein, die alle unterschiedliche technische Eigenschaften haben. Die Hauptserie sind RO3000, RO4000, sowie Rogers RT/duroid (bzw. RO5000 und RO6000-Serie) und Rogers TMM-Laminate.
Rogers 4000er Serie (Standard bei LeitOn)
Rogers RO4000 Kohlenwasserstoff-Keramik-Laminate und Prepregs sind der Branchenführer unter den HF-Basismaterialien. Dieses Material wird bei Kunden wegen ihrer geringen Dämpfung bei Mikrowellen- und Millimeterwellenfrequenzen eingesetzt. Die RO4000er Serie bietet im Vergleich zu herkömmlichen PTFE-Materialien eine einfachere Verarbeitung bei der Leiterplattenherstellung und optimierte Eigenschaften. Durch seine Kompatibilität mit FR4-Fertigungsprozessen ist es deutlich günstiger als entsprechende PTFE-Materialien.
RO4003C wurde mit einer Dielektrizitätskonstante (Dk) von 3,38 entwickelt. Es ist optimal für leistungskritische HF-Anwendungen mit hohem Volumen zu vergleichsweise geringen Kosten.
RO4350B ist ein Alternativmaterial zu RO4003C mit einer Dielektrizitätskonstante (Dk) von 3,48. RO4350B ist jedoch nach UL 94 V-0 zertifiziert.
RO4360G2 hat einen vergleichsweise hohen Dk-Wert von 6,15, was sonst erst bei deutlich teureren PTFE Materialien der Serie RO5000/RO6000 zum Einsatz kommt.
RO4450F ist der gängige Prepreg-Typ von Rogers-Multilayer-Platinen, basierend auf Kernmaterialien der RO4000-Serie. RO4450F ist ein CAF-beständiges Hochfrequenz-Duroplast-Prepreg, kompatibel mit FR4-Bindungstemperaturen, wodurch kostengünstig Hochfrequenz-Mehrlagenschaltungen hergestellt werden können.
Weitere Rogers Serien
Rogers 3000er Serie
Rogers RO3000-Hochfrequenbasismaterialien sind mit Keramik gefüllte PTFE-Verbundwerkstoffe, die für den Einsatz in kommerziellen Mikrowellen- und HF-Anwendungen vorgesehen sind. Diese Familie fortschrittlicher Laminate bietet außergewöhnliche elektrische und mechanische Stabilität. Es sind die Rogers-Laminate mit dem geringsten Verlustfaktor (Df). Die RO3000er Serie ist erhältlich in einem breiten Dk-Spektrum von 3,0 bis 10,2. Die gängigen Typen sind RO3003, RO3006 und RO3010, wobei die letzten Ziffern immer auf die den Wert der Dielektrizitätskonstante hinweisen, zum Beispiel: RO3003 = Dk 3,0 / RO3006 = Dk 6,0 usw.
Rogers RT/duroid®
Rogers RT/duroid®-Hochfrequenzbasismaterial ist ein gefülltes PTFE-Verbundlaminat (mit wahlweise Glas oder Keramik) für den Einsatz in Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigung. Die Rogers RT/duroid®-Serie ist im Bezug auf die technischen Eigenschaften den meisten anderen Rogers-Serien überlegen:
- Geringster elektrischer Verlust
- Geringste Feuchtigkeitsaufnahme
- Sehr stabile Dielektrizitätskonstante (Dk) über einen weiten Frequenzbereich
- Geringste Ausgasung (wichtig bei Raumfahrtanwendungen)
Die gängigsten Materialien der Rogers RT/duroid Serie (RO5000/RO6000) sind RO5870, RO5880 und RO6002.
Rogers TMM-Laminate
TMM-Laminate von Rogers sind duroplastischen Mikrowellenlaminate, die sich auch zu 3D-Formteilen verarbeiten lassen. Daher handelt es sich bei Rogers TMM-Basismaterialien um sehr kostenintensive Materialien. Die am häufigsten verwendeten Typen sind TMM4 und TMM10, wobei die Zahlen wiederum den ungefähren Dk-Wert bei einer Referenz-Frequenz von 10GHz angeben (TMM4 = Dk-Wert 4,5)