電子設(shè)備已然變成人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚瑤椭藗冞M(jìn)行溝通、記住預(yù)約和跟蹤財(cái)務(wù)狀況等等，這要求支持這些設(shè)備的印刷電路板 (PCB) 必須能夠傳送各種信號(hào)。隨著更寬帶寬的需求，信號(hào)的工作頻率變得越來(lái)越高。同時(shí)，隨著應(yīng)用需求的不斷提高，伴隨新型材料組合的探索和應(yīng)用，PCB材料已可實(shí)現(xiàn)更高頻率的電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用。我們對(duì)電路復(fù)合材料的深入研究，了解在許多不同環(huán)境條件下的電氣和機(jī)械特性，并了解電路材料的不同成分如何協(xié)同工作，可以簡(jiǎn)化為特定應(yīng)用尋找最佳電路材料的過(guò)程。

聚四氟乙烯 (PTFE) 是諸多高頻 PCB 的重要成分之一。它是一種由碳和氟形成的熱塑性含氟聚合物，具有高分子量和低摩擦系數(shù)。它在微波至毫米波頻段均具有優(yōu)異的介電性能，并在各種不同的陸地、海洋和空間的應(yīng)用中都具有高可靠性。高頻PTFE的PCB的組成不僅包括PTFE樹(shù)脂，還有其他關(guān)鍵材料共同復(fù)合而成，以滿(mǎn)足各種應(yīng)用所需的電氣、機(jī)械特性和最佳性能。由于不同頻率下波長(zhǎng)不同，設(shè)計(jì)也存在一定的差異，應(yīng)用于這些不同頻段和場(chǎng)景下對(duì)電路復(fù)合材料的要求也不盡相同。

PTFE 材料的介電性能優(yōu)于許多其他材料，具有高介電強(qiáng)度和低介電常數(shù) (Dk)。固態(tài) PTFE 的 Dk 約為 2.0，損耗正切或損耗因子 (Df) 極低，約為0.0003，具有良好的機(jī)械特性和化學(xué)惰性，以及高熱膨脹系數(shù) (CTE)特性。盡管有這些優(yōu)良特性，PTFE 往往還需要跟其他材料一起共同構(gòu)成復(fù)合材料用于高頻電路。通常可以用編織玻璃布或陶瓷材料增強(qiáng)，用以提高機(jī)械穩(wěn)定性，和增強(qiáng)PTFE的熱性能。當(dāng)用于 PCB電路時(shí)，往往希望將介電PTFE復(fù)合材料的CTE與銅導(dǎo)體匹配，以便介質(zhì)和銅以相同比例膨脹和收縮。

羅杰斯通過(guò)將PTFE與不同材料添加劑相結(jié)合，為電路設(shè)計(jì)師、電子制造商和電子最終用戶(hù)提供了各種優(yōu)異的介電常數(shù)的PTFE材料，同時(shí)每種復(fù)合材料組合都具有出色的電氣性能和可靠性。無(wú)論是將PTFE與玻璃材料，還是陶瓷或其他填料相結(jié)合，羅杰斯的PTFE電路材料都能提供電氣和機(jī)械特性最為廣泛的選擇，從而滿(mǎn)足在整個(gè)頻譜（甚至在遠(yuǎn)超110 GHz 的毫米波頻率范圍）中電子技術(shù)的不斷發(fā)展。

對(duì)于羅杰斯的電路材料，無(wú)論具體哪種型號(hào)材料，電路設(shè)計(jì)師和制造人員都可信賴(lài) Dk 等關(guān)鍵參數(shù)的準(zhǔn)確性和精度。通過(guò)遵循經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的行業(yè)測(cè)試方法（如IPC-TM-650 2.5.5.5c，表征材料在10 GHz時(shí)的厚度方向或z軸方向的Dk），確保使用材料的用戶(hù)能夠獲得準(zhǔn)確表示產(chǎn)品的特性參數(shù)，如Dk和其他參數(shù)值。材料的一些參數(shù)也提供公差值（例如Dk），從而提供材料一致性的特征。此外，所有電路材料的“設(shè)計(jì)Dk”值也是可以獲得的，特別是當(dāng)在某具體商業(yè)電路設(shè)計(jì)軟件中的輸入電路材料參數(shù)時(shí)，電路設(shè)計(jì)師可考慮電路制造工藝導(dǎo)致的任何材料特性變化。

不同的材料組合

電路層壓板是各種材料組成的集合，包括如PTFE樹(shù)脂等基礎(chǔ)材料和各種附加材料。添加的附加材料有助于微調(diào)所得復(fù)合材料的電氣特性和機(jī)械特性，以及某些關(guān)鍵參數(shù)如Dk，從而滿(mǎn)足電路設(shè)計(jì)師、制造商和應(yīng)用的需求。例如，在羅杰斯 RO3000®系列材料系列中，通過(guò)添加陶瓷填料，有時(shí)也使用玻璃布增強(qiáng)材料，來(lái)提高PTFE的初始低Dk。雖然添加的附加材料可使一系列材料具有多種Dk 值選擇（從低至3到略高于10），但這些材料的Dk值的容差仍都得到了嚴(yán)格控制。通過(guò)這些添加的材料，PTFE的優(yōu)勢(shì)在電氣一致性和機(jī)械強(qiáng)度方面得到了增強(qiáng)，并且Dk值的嚴(yán)格公差也令人相當(dāng)印象深刻。

例如，羅杰斯 RO3003™層壓板的具有低Dk值，在 10 GHz下測(cè)定的材料z軸方向的過(guò)程Dk值為3.00。該材料的Dk公差也非常小，僅有±0.04，這也表明在用 PTFE和其他材料成分制造該材料的工藝控制方面令人印象深刻。就RO3003材料而言，主要添加的填料是陶瓷，這會(huì)導(dǎo)致Dk略高于純PTFE的標(biāo)稱(chēng)Dk。為了進(jìn)一步獲得更高的機(jī)械強(qiáng)度，羅杰斯 RO3203™ 層壓板中不僅添加了陶瓷填料，還添加了玻璃布增強(qiáng)材料，在10 GHz時(shí)過(guò)程Dk略微增加至3.02，但同樣保持了相同的嚴(yán)格的Dk ±0.04公差控制。

Dk值越高，在相同工作頻率的電路特性就越小型化。RO3000層壓線(xiàn)的系列中可以通過(guò)PTFE與陶瓷填料和玻璃布增強(qiáng)材料的不同混合比，支持提供的Dk值高達(dá)10。例如，RO3035™層壓板通過(guò)向PTFE添加陶瓷填料，將Dk提高到3.50，同時(shí)保持Dk公差為±0.05。通過(guò)向PTFE添加更多比例的陶瓷填料或不同類(lèi)型的陶瓷填料，RO3006™層壓板將過(guò)程Dk值提高到6.15，同時(shí)Dk公差仍保持在±0.15。還可通過(guò)玻璃布進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度，提供保持與RO3006相同的Dk值和Dk公差的 RO3206™層壓板。RO3010™層壓板增加了PTFE復(fù)合材料的陶瓷填料成分，實(shí)現(xiàn)材料的過(guò)程Dk為10.20，Dk公差為±0.30。它也可以用玻璃布增強(qiáng)并提供10.20的相同過(guò)程Dk，只是Dk公差稍差，為±0.50，即是RO3210™ 層壓板。嚴(yán)格控制每種復(fù)合材料的材料比例，即使Dk值增加，Dk公差也會(huì)始終保持很小。在各種情況下，包括基礎(chǔ)PTFE材料在內(nèi)的不同材料的質(zhì)量對(duì)于在如此嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)合Dk值至關(guān)重要。

對(duì)于更傾向Dk值盡可能接近PTFE本體Dk值（約 2）的用戶(hù)，羅杰斯 RT/duroid® 5000 射頻電路材料就是一個(gè)非常好的選擇，其中包括過(guò)程Dk值為2.33的 RT/duroid® 5870 層壓板和過(guò)程Dk為2.20的 RT/duroid® 5880 層壓板。兩種材料的Dk值均保持在±0.02的驚人嚴(yán)格公差范圍內(nèi)。這些基于PTFE的電路層壓板采用具有不同隨機(jī)玻璃纖維含量的復(fù)合材料，從而實(shí)現(xiàn)不同的Dk值。

正如這些電路材料示例所示，層壓板的成分對(duì)其性能影響很大，它也會(huì)影響制造PCB時(shí)電路材料的加工方式。雖然RT/duroid 5870和5880層壓板可提供接近純PTFE的Dk值，并在高頻率下能夠提供出色的電氣性能，但它們對(duì)電路制造加工工藝要求較高，特別是對(duì)比使用成本 FR-4 電路材料的加工時(shí)。相比而言，基于PTFE的RO3000電路復(fù)合材料更適合大批量的電路制造工藝。

當(dāng)然，PTFE只是構(gòu)成用于高頻電路層壓板的現(xiàn)代電路材料復(fù)合材料配方的幾種基材之一。聚苯醚如PPE或PPO等熱固性材料，環(huán)氧樹(shù)脂體系材料，以及含有陶瓷填料的碳?xì)浠衔锏炔牧弦埠艹Ｓ谩Ｗ鳛樽钤绲母哳l熱固性電路材料之一，羅杰斯的RO4003C™層壓板是一種適合大批量電路制造工藝的碳?xì)浠衔锘牧稀Ｆ錁?biāo)稱(chēng)的過(guò)程Dk值為3.38，Dk公差為±0.05。憑借良好的電鍍通孔可靠性，該材料已被證明非常適合通過(guò)FR-4的加工工藝來(lái)生產(chǎn)高層數(shù)PCB板。

RO4003C層壓板是 RO4000®系列碳?xì)浠衔镫娐凡牧系囊粏T，采用陶瓷填料和玻璃布增強(qiáng)，Dk值從3.25至6.15。最低Dk值屬于 RO4830™電路層壓板，采用了碳?xì)浠衔锖吞沾刹牧喜⑦x用了特殊開(kāi)纖編織玻璃布。RO4350B™層壓板也采用玻璃布和陶瓷填料，其Dk略高，為3.48。兩種材料的Dk值均保持在±0.05的公差范圍內(nèi)。RO4360G2™層壓板的Dk值約是上述材料的兩倍，即6.15，它也是將碳?xì)浠衔铩⑻沾商盍虾筒ＡР嫉认嘟Y(jié)合，保持了±0.15的Dk公差。這些熱固性材料在高溫環(huán)境中仍具有非常高的可靠性，并可兼容FR-4的PCB加工工藝過(guò)程，特別是對(duì)于多層電路尤為如此。

隨著頻譜的使用范圍擴(kuò)展到毫米波，汽車(chē)安全系統(tǒng)、5G 通信網(wǎng)絡(luò)以及不久將結(jié)合地面和衛(wèi)星鏈路的6G網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用，對(duì)高性能、高頻電路材料的需求持續(xù)增長(zhǎng)。此處介紹的電路材料示例展示了不同的材料體系如何在材料特性、易加工性、電氣性能和可靠性方面的差異。正如這些示例所示，新的材料和混合物總能創(chuàng)造出提高性能、成本和可靠性的可能，羅杰斯公司不斷尋求不同的材料組合，旨在創(chuàng)造更好的未來(lái)電子材料。