Manufacturing Technology

含PTFE材质的ROGERS材料

聚四氟乙烯 (PTFE) 是诸多高频PCB的基本成分之一。它是一种由碳和氟形成的热塑性含氟聚合物，具有高分子量和低摩擦系数。PTFE的电性能优于许多材料，具有高介电强度和低介电常数 (Dk)。固体PTFE的Dk约为2.0，损耗正切或损耗因子(Df) 极低，约为0.0003。

通过将PTFE与不同材料添加剂相结合，Rogers为每种复合材料组合提供了出色的性能和可靠性。无论是将PTFE与玻璃材料、陶瓷或其他填料相结合，电路材料都能提供广泛的电气和机械特性选择，从而满足电子技术在整个频谱、甚至在远超110 GHz的毫米波频率范围中不断发展。

在罗杰斯RO3000® 系列材料系列中，通过添加陶瓷材料，有时使用编织玻璃增强材料，来提高PTFE的初始低Dk。虽然添加剂会产生一系列具有广泛 Dk值选择的电路材料（从低至 3 到刚好高于 10），但这些值都通过每个电路面板得到严格控制。通过这些添加的材料，PTFE 的优势在电气一致性和机械强度方面得到了增强，并且Dk值的严格公差相当令人印象深刻。

例如，最低的Dk值属于罗杰斯RO3003™，通过在10 GHz下测定的材料Z轴，工艺Dk值为3.00。整个材料的Dk公差非常显著，最小±0.04，表明在用PTFE和其他材料成分制造这种材料的控制方面令人印象深刻。就RO3003而言，主要添加的材料是陶瓷，这会导致 Dk 略高于 PTFE 的标称 Dk。为了获得更高的机械强度，罗杰斯 RO3203™ 层压板中不仅添加了陶瓷材料，还添加了玻璃布增强材料，在 10 GHz 时工艺 Dk 仅略微增加3.02，同时保持了相同的严格Dk公差 ±0.04。

Dk值越高，给定信号频率的电路特性就越小型化，RO3000层压线的构件通过用陶瓷和编织玻璃增强材料的不同混合物支撑 PTFE，提供的 Dk 值高达 10。例如，RO3035™ 层压板通过向 PTFE 添加陶瓷材料，将 Dk 提高到 3.50，同时保持 Dk 公差为 ±0.05。通过向 PTFE 添加更多陶瓷或不同类型的陶瓷，RO3006™ 层压板将工艺 Dk 值提高到 6.15，同时将 Dk 公差保持在 ±0.15。层压板还可提供编织玻璃增强的机械强度，以及与 RO3206™ 层压板相同的 Dk 值和 Dk 公差。RO3010™ 层压板可增加 PTFE 复合材料的陶瓷部分，以实现工艺 Dk 为 10.20，Dk 公差为 ±0.30。它还可用编织玻璃增强并提供 10.20 的相同工艺 Dk，只是 Dk 公差稍差，为 ±0.50，与 RO3210™ 层压板相同。严格控制每种复合材料的材料量，即使 Dk 值增加，Dk 公差也会始终保持严格。在每种情况下，单个材料（包括基础 PTFE 材料）的质量对于在如此严格的窗口内实现复合材料 Dk 值至关重要。

对于更倾向 Dk 值尽可能接近基本PTFE值约2的用户，罗杰斯 RT/duroid® 5000射频电路材料包括工艺 Dk 值为 2.33 的 RT/duroid® 5870 层压板和工艺 Dk 为 2.20 的 RT/duroid® 5880 层压板；两种材料的 Dk 值在整个材料中均得到保持，具有惊人的严格公差 ±0.02。这些基于 PTFE 的电路层压板采用具有不同随机玻璃纤维含量的复合材料，从而实现不同的 Dk 值。

正如这些电路材料示例所示，层压板的组成对其性能贡献巨大，但也会影响制造 PCB 时电路材料的加工方式。虽然 RT/duroid 5870 和RT/duroid5880 层压板可提供接近 PTFE 的 Dk 值，并在最高频率下能够提供出色的性能，但它们对电路制造工艺不太友好，特别是在使用低成本 FR-4 电路材料的加工作为参考时。另一方面，由于采用复合材料，基于PTFE 的 RO3000 电路材料更兼容较大批量电路制造工艺。