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高頻微波技術

高頻微波技術 - Rogers 5880與Taconic TLY-5對比

高頻微波技術

高頻微波技術 - Rogers 5880與Taconic TLY-5對比

Rogers 5880與Taconic TLY-5對比
2022-11-22
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Author:愛彼電路      分享文章

在具體應用中,電路板材料選型實質是根據數據手册來選擇更好的技術指標。 來自不同供應商的兩種不同PCB材料的關鍵技術指標(例如,介電常數Dk和損耗因數Df)看起來有可能相同,這會使得我們難以抉擇。 

例如,Rogers公司的高頻電路板材料RT 5880與TACONIC公司的產品TLY-5,Dk都為2.20,Df都為0.0009,看起來相同。 但是,RT 5880TLY-5這兩種PCB材料真的很接近嗎? 在什麼情况下,兩種完全不同的材料的數據手册看起來相同?


在比較不同的高頻電路板材料時,介電常數Dk和損耗因數Df是最常見的參攷名額。 這兩項技術指標都是頻變參數,介電常數Dk通常隨著頻率的新增而减小,而損耗因數Df通常隨著頻率的新增而新增。

當比較不同電路材料的介電常數Dk和損耗因數Df,尤其是電路材料來源於不同的PCB供應商時,要注意它們的頻率特性並在相同的頻率下進行比較。 即使對於相同材料在兩個不同頻率的測試中,同樣如此。


並非每種電路材料都以相同的方法或在相同的條件下進行測試,測試方法的差异也會導致材料的關鍵參數(例如,Dk和Df)的不同,即使評估同種電路材料時,也同樣如此。

大多數PCB材料都是各向異性的,這意味著同一個參數在不同方向量測時值不同。 以Dk為例,大多數電路材料在x-y平面上的Dk值與z軸(厚度)上不同。 由於在PCB仲介電材料的厚度為電路走線和接地層提供了基礎與隔離,電路設計人員通常說的PCB材料的Dk是指的z軸(材料厚度)上的。

電路材料供應商有可能既提供了材料在x-y平面上的Dk測量值又提供了z軸上的測量值,但是在比較不同材料時,為了確保所使用的Dk測量方法均相同,比較方向應相同(平面對平面,z軸對z軸)。

Rogers 5880 PCB

Rogers 5880 PCB

對於大多數商用PCB材料,Dk還與溫度緊密相關。 儘管大多數電路材料Dk的量測是在室溫下(+23ºC~+25ºC左右)進行的,但是即使是相同材料,高於室溫幾度的偏差就會導致Dk測量值與室溫時測量值不同。 從下圖可看出,溫度對PTFE/WG、RO3003和RO3035層壓板Dk測量值的影響。

簡單來說,當比較來自不同供應商的不同電路材料的Dk時,應該在同一方向(z軸)和同一測試頻率的情况下使用相同的測試方法來量測Dk。 為了量測電路材料(例如,RO3003、RO3035、RO3006和RO3010)的Dk,Rogers公司使用IPC-TM-650 2.5.5.5帶狀線方法,在10GHz、23℃條件下沿材料的z軸(厚度)方向來進行測試。 同理,當比較不同材料的Df值時,也應該在相似條件下比較:z軸方向,@10GHz和室溫(約+23℃)。


數據手册上的星號或註腳非常重要,因為它們經常提醒讀者注意异常或特殊情况。 由於汽車安全系統和5G無線通訊網絡的發展,預計使用毫米波頻率的應用數量將繼續迅猛增長,越來越多的電路設計師正在考慮選擇適用於更高頻率(如60GHz和77GHz)的電路材料,同時也在壓延銅箔和不那麼光滑的電解(ED)銅箔之間進行權衡。

在更高頻率下,壓延銅箔通常比電解(ED)銅箔具有更低的損耗。 與電解(ED)銅箔相比,在電路材料上使用壓延銅箔時的一個關鍵權衡是較低的銅剝離强度,因為與電解(ED)銅箔的較粗糙表面相比,光滑的銅表面提高了銅的抗剝强度。 然而,不應該僅僅在60GHz和77GHz下才比較不同電路材料的銅剝離强度,任何比較都應考慮這些特殊情况。 應用於毫米波頻率的不同電路材料的比較,應該針對使用相同類型的銅箔取得的剝離强度來進行。 並非所有電路材料都使用相同類型的銅箔進行銅剝離强度測試,數據手册中技術指標處的星號或註腳有時可能指出,此處的銅箔不是量測銅剝離强度時使用的銅箔。


例如,在RT 5880的數據手册的註腳【1】中提到介電常數是使用IPC-TM-650 2.5.5.5方法在10GHz、23℃條件下基於1 oz電鍍銅箔測試得到的。 銅箔剝離强度典型值的測試條件是1 oz電解銅漂錫後。 實際,Rogers公司的RT 5880電路板基材可提供8到70 μ m的電解銅、反轉銅,為滿足更高電力要求,還可提供壓延銅。

RT 5880電路板

RT 5880電路板

高頻電路板的導熱

在比較不同材料時還需要關注的另一個電路材料參數是熱導率。 電路基板材料的熱導率的測試方法各有不同,有些用銅,有些沒有。 顯然,銅是良好的熱導體,而高頻電路板材料的介電材料 在任何導熱性測試中含銅將影響結果,儘管該影響的量取決於介電材料的厚度。 含銅的薄電介質材料比含銅的厚電介質材料熱導率更高。

有些人可能會爭辯說,含銅更像是材料在實際應用中的使用管道,材料上的銅走線有助於PCB材料的整體導熱性。 但是,大多數電路模擬軟件計算電路材料的熱導率對在該材料上製造的電路的效能的影響時,假定的是不含銅電路材料的熱導率。


從上述幾個電路材料參數可以明顯看出,比較來自不同供應商的不同PCB材料可能並不簡單。 在比較電路材料的數據手册時,一個好的出發點是確保比較的參數相同——在相同的測試頻率和溫度下用同一測試方法量測基本PCB材料參數,如Dk和Df。 只有使用相同的測試方法量測這些參數,才可以用這些參數客觀準確地比較不同材料,並有效預估最終選擇的電路材料的效能!


綜合以上我們可以用以下幾點對比

1、在相同的頻率下比較

在比較不同的高頻電路板資料時,介電常數Dk和損耗因數Df是最常見的參攷名額。 這兩項技術指標都是頻變參數,介電常數Dk通常隨著頻率的新增而减小,而損耗因數Df通常隨著頻率的新增而新增。

2、在同一測試方法下比較

並非每種高頻電路板資料都以相同的方法或在相同的條件下進行測試,測試方法的差异也會導致資料的關鍵參數(例如,Dk和Df)的不同。

3、在相同方向上比較

大多數高頻電路板資料都是各向異性的,這意味著同一個參數在不同方向量測時值不同。 以Dk為例,大多數高頻電路板資料在x-y平面上的Dk值與z軸(厚度)上不同。

4、在相同溫度下比較

對於大多數商用高頻電路板資料,Dk還與溫度緊密相關。 儘管大多數高頻電路板資料Dk的量測是在室溫下(+23ºC~+25ºC左右)進行的,但是即使是相同高頻電路板資料,高於室溫幾度的偏差就會導致Dk測量值與室溫時測量值不同。


Taconic TLY-5與Rogres5880高頻板對比看來,比較來自不同供應商的高頻電路板可能並不簡單。 在比較高頻板資料的數據手册時,一個好的出發點是確保比較的參數相同,在相同的測試頻率和溫度下用同一測試方法量測基本高頻板資料參數,如Dk和Df。 只有使用相同的測試方法量測這些參數,才可以用這些參數客觀準確地比較不同的高頻板資料,並有效預估最終選擇的高頻板資料的效能!

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