高频pcb板材选型

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常见FR-4的特性

3 B" |2 W2 o$ |5 I' i% A    FR-4本身为环氧树脂，而环氧树脂中的聚四氟乙烯（PTFE），特点是便宜，损耗小，时延小。
    TFE在所有树脂中介电常数和介质损耗正切最小，损耗最小。
    Dk一般为 4.4 Df为0.02。
) D' @- Z& a, v* R5 L" K特殊材料赋予的板材特性
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, F# D. g: |7 `9 A9 q; q    玻璃纤维增强的PTFE
; `( F7 t$ {; R; e  z        玻璃纤维增强的PTFE，可以做到更小的损耗。
        如常见的：RT/duroid 5870 5880 都是玻璃纤维增强型的高频板，介电常数和介质损耗正切非常小。
    陶瓷粉填充
7 G% ~4 S) t! S& x1 `" O! X        主要为提高产品的耐热性能。
        如常见的 RT/duroid 6002 在低损耗的前提下，进一步提高了耐热性能
9 m5 y7 z! E: @4 z1 {    低成本的热固性树脂系列。
% ^7 X# y' g5 _& `! v; R* b7 K        除了聚四氟乙烯PTPE的使用，但成本问题，可以引入热固性树脂（结合陶瓷粉填充技术），性价比更高。
7 C4 V) B( N/ m* v7 H6 r        而科研和民用工业最常用的就是 RO 4003 和 RO 4350 在高频板材的选型中，具备极高的性价比。
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5 R8 Y' M" j4 j! f+ W5 J高频板的选型要求
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    温度热稳定性：
        避免温度的变化过大而引起介电常数的不稳定，使其发生变化。
7 B( ^# P/ k) I& B    频率稳定性：
        高频板的频率范围一般在1%，聚四氟乙烯在0.5%，FR4就变化特别大，500M~8G，变化7%，这也是FR-4无法用于高频和高速数字电路设计的重要原因。
    热膨胀系数：
        热膨胀系数最容易影响到过孔的可靠性。当温度升高到一定值Tg时，会引起板材厚度会发生巨大变化。
* Q; Y. e. [9 o0 v8 a        因此一般要求Tg都比较高，Rogers高频板材可以做到Tg 280，具备极好的热稳定性能。
5 c0 M6 z) _- _6 P* _$ W7 _        玻璃化转变温度Tg（glass transition temperature），指的是材料从一个相对刚性或“玻璃”状态转变为易变性或软化状态的温度转变点。

  \; r; }" v0 x5 o不同板材的应用场合
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    高速数字板：
        一般用RO4003系列就可以，介电常数稳定，损耗较低，目前已广泛应用于毫米波频段的宽带模拟电路中，以及25Gb/s的高速数字电路中。

" B) k1 C' v: W  a* r    天线基板：
. C, F3 J! Z. Y( |' x6 J$ z        对于微带天线，低损耗还是为关键，需要尽可能选择低介电常数和低介电损耗正切值的板材，但低的介电常数又会影响到天线尺寸。
; T2 R# ]  @7 V) f; A# I        两种方案：选择电气性能最优的RT/duroid 6002 PTFE复合介质，有介电常数2.94和0.0012的损耗因子，热膨胀系数在24ppm/C。
        也可以选用RO3200这种低成本的方案，玻璃纤维增强的低成本陶瓷粉填充基本，而且介电常数可变3.02~10的节电常数，从而减小天线尺寸。（天线尺寸一般与介电常数的开平方成反比）

    汽车行业，倒车雷达等：
/ i$ u4 \* Z( R, t        工业中，产品的寿命是最为关键的，且负载的工作环境也会对板材提出特殊的要求，长时间工作的需要对高温氧化的环境有一定抵抗能力。
        可以选用低成本的RO4835，它在RO4350的基础上进行了改进，可以更加适用于高温环境。
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    对于移动通信行业，散热能力非常重要
        可以选用RO3235 RO3006低成本的方案，导热能力强，散热好。而在低损耗要求下可以选用特性最好的RT/duroid 6035HTC，导热系数也比较好。

2 Q& `$ C; a0 w    对于板上的射频几何结构电路（功分器，耦合器，滤波器等）
; x0 F" \; I. L! ^! P* V6 C6 v        因为这些器件要求有强耦合的特性，则材料尺寸应该尽量小，而使得有更好的电磁耦合。
        而介电常数的变化对结构电路有很大的影响，且如果介电常数优各向异性，则影响会更大。
9 E4 d6 R, _6 ^9 I    而TMM材料就可以解决这种各向异性的分布。

2 I1 r3 u7 l2 B2 s    对于多层天线的设计
' u( ]8 L- x' D/ l# T0 k        因为天线设计在层内，如果层在Z轴方向因为热膨胀而引起的变形，会影响到天线的性能
        所以可以使用RT/duroid 5880 这种热膨胀系数较好的材料237ppm/C，而目前Rogers公司针对空心球填充技术应用，新版RT/duroid 5880LZ可以把膨胀系数降低到41ppm/C
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! ~& R- B) U( K' u3 v3 x/ u    无源互调需求
' A+ p: w( C1 l$ `* o        这主要是为了防止无源电路中出现不同频率的混合产物
+ M8 x$ {+ G# O* W1 K        RO4725 RO4730在天线设计中可以避免这种影响。
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名字好听吗

保持数字信号的完整性以及上下沿的陡峭程度和射频微波(数字信号的高频谐波部分达到了微波频段)的低损耗低失真传输一样。因此，在诸多方面，高速数字电路PCB选材和射频微波电路的需求类似。

Dollche

高频板材的选择看似简单但需要考虑的因素还是非常多的，
对板材的特性及选择有一定的了解。了解板材电性能、热性能、可靠性等。并合理使用层叠，设计出一块可靠性高、加工性好的产品，各种因素的考量达到最佳化。

STGing

低损耗，稳定的Dk/Df参数，低色散，随频率及环境变化系数小，材料厚度及胶含量公差小(阻抗控制好)，如果走线较长，考虑低粗糙度铜箔。另外一点，高速电路的设计前期都需要仿真，仿真结果是设计的参考标准