Rogers PCB：5G、レーダー、航空宇宙システムにおける高周波性能の解き放ち

5G mmWaveベースステーションから77GHzの自動車レーダーまで,最小限の損失で信号を送信できる材料を必要とします. 100GHzを超える周波数でも.標準FR-4PCB低速アプリケーションのために設計されたPCBは,ここで揺れ:それらの高い介電性損失 (Df) と不安定な介電性定数 (Dk) は,10GHzを超える壊滅的な信号劣化を引き起こす.高周波設計で何が可能かを再定義する 独自のラミネートで設計されました.

RO4835,RO4350B,RT/Duroid 5880などの先進的な材料は 超低負荷,安定したDk,次の世代の通信とセンサー技術の ゴールドスタンダードになりますこのガイドでは,ロジャースPCBが高周波アプリケーションに優れている理由,従来の材料に優れている方法,およびその性能を確保する専門的な製造プロセスについて説明します.28GHz 5Gトランシーバーや衛星通信システムを設計しているかどうかロジャースの技術を理解することは 範囲,速度,信頼性を達成するのに不可欠です

主要 な 教訓
1材料優良性:ロジャースラミナットは低Dk (2.2~3.5) と超低Df (<0.004) を搭載し,110GHzまでの周波数で信号損失を最小限に抑える.
2.パフォーマンスギャップ: 60GHzで,Rogers RO4835はFR-4 (1.5dB/inch) よりも0.3dB/インチ5倍少ない損失を出し,5Gベースステーション範囲を30%拡大する.
3.アプリケーションの優位性:高周波の信頼性が交渉不可である5Gインフラ,自動車レーダー,航空宇宙通信,衛星システムにとって不可欠です.
4製造精密度: 材料の性質を維持するために,専門的なプロセス (レーザー掘削,制御ラミネーション) が必要であり,LT CIRCUITのようなリーダーが業界基準を設定しています.
5総所有コスト:FR-4よりも3倍5倍高いが,ロジャース PCBは電力需要を削減し,運用範囲を拡大することでシステムコストを削減する.

ロジャース PCB は 何 です か
ロジャースPCBは,高周波アプリケーションのための介電材料のパイオニアであるロジャース・コーポレーションの先進的なラミナットを使用して構築された高性能回路板です.高速設計における3つの重要な課題を解決するために設計されています:

1信号衰弱:低Dfは,信号がPCBを通過する際にエネルギー損失を最小限に抑え,無線システムの範囲を維持するために重要です.
2阻力安定性: 狭いDk容量 (±0.05) は,反射と静止波を防止する一貫した50Ω/100Ωの阻力を確保する.
 3環境耐性: 温度変動,湿度,振動に対する耐性は,厳しい作業条件下で信頼性を保証します.

FR-4とは異なり,Rogersラミナートは特定の周波数帯と電源レベルに合わせられています.例えばRT/duroid 5880sは超低Df (0.衛星通信の 110GHz に適しています.RO4350Bは5Gの小型細胞の性能とコストをバランスします

ロジャース PCB が 高周波 設計 で FR-4 を 優れている 理由
FR-4の限界は,その固有の性質が信号の整合性を損なう10GHz以上では顕著になる.ロジャースPCBは,材料科学と工学を通じてこれらの問題を解決する:

1. GHz周波数で優れた信号整合性
a. 挿入損失の減少: 28GHzで,ロジャーズ RO4350Bの10インチのトラスは5dBしか失わないが,FR-4は20dBを失い,5Gベースステーションの有効範囲を50%減らすのに十分である.
b.最小分散:ロジャースの安定Dkは,異なる周波数の信号が一貫した速度で移動することを保証し,マルチGbpsリンクにおけるデータ歪みを防止します.
c.低EMI放射線:ロジャースラミナットの密集で均質な構造は電磁場を含み,近くの部品 (例えば自動車システムのGPSモジュール) との干渉を軽減します.

試験データ: ロジャース PCB を使用した 5G mmWave モジュールは 1km で 8Gbps トランスフットを達成し,FR-4 の同じデザインは 500m で 1Gbps に低下し,材料選択の重要な役割を実証しました.

2熱と機械の安定性
a.高温性能: RO4835 (Tg 280°C) などのロジャースラミナットは,無鉛溶接 (260°C) と150°Cの連続動作に耐える.FR-4 (Tg 130°C) を自動車と産業用環境で表彰する.
b.次元安定性:低熱膨張係数 (CTE) は熱循環 (-40°C~125°C) の間に歪みを最小限に抑え,0.4mmピッチのBGAが1,000回以上接続を維持することを保証します.
c.湿度耐性:<0.1%の湿度 (FR-4では0.5%) を吸収し,雨や湿度にさらされた屋外5G小細胞のDkシフトを防止する.

3複雑なシステムのための設計の柔軟性
a. 精細ピッチルーティング: 3/3 mil (75/75μm) のトラス/スペースをサポートし,数百の要素を含むレーダー段階配列で密度の高いレイアウトを可能にします.
b.HDI互換性:マイクロバイア (50μm直径) と積み重ねたバイアでシームレスに動作し,5Gトランシーバーにおける層数と信号経路長さを減らす.
c.ハイブリッドスタックアップ:同じボードでFR-4とロジャースラミネートを組み合わせます (例えば,RFセクションのためのロジャース,電力管理のためのFR-4),パフォーマンスをバランスします.そしてコストです

ロジャース PCB の 実用 応用
高周波の性能が安全性,接続性,収益性に直接影響する業界では 変化をもたらすものです
15Gインフラストラクチャ
a.mmWaveベースステーション: 28GHzと39GHzのアンテナは1km以上の距離で10Gbpsのデータ速度を提供するためにRogers RO4835を使用し,必要なタワーの数を減らす.
b.小型セル:コンパクトな都市5Gノードは,密集した環境 (例えば,ダウンタウンにある摩天楼) で接続を維持するためにロジャースの低損失に依存します.
c.ユーザー機器:旗艦スマートフォンは mmWaveアンテナに Rogers RT/duroid 5880 を統合し,5G 網域で 8Gbps のダウンロードが可能になります.

2自動車レーダーとV2X
a.ADASシステム: 77GHzレーダーモジュール (適応速度制御用) は,Rogers RO4350Bを使用し,歩行者を200m離れたところで ±5cmの精度で検出し,事故リスクを軽減します.
b.V2X通信:5.9GHzの車両間接続は,70mphで移動する自動車間の信頼性の高い通信を確保するために,ロジャースの安定に依存します.
c.自動運転: 4D イメージング ラダー (76~81GHz) は,低可視性条件で歩行者,サイクリスト,その他の車両を区別するために,ロジャース PCB を使用します.

3航空宇宙と防衛
a. 衛星通信: RT/duroid 5880 は,地球定位と気象モニタリングに不可欠な最小限の損失で110GHzの衛星間リンクを可能にします.
b.軍事レーダー:戦闘機や海軍船の35GHzと94GHzシステムは,ロジャースPCBを使用して 500kmの距離でステルス航空機を検出します.
c.航空機器:飛行中のWi-Fi (6GHz) と衝突回避システムは,高い高度 (-55°C~85°C) でロジャースの安定性に依存する.

4産業用・試験用機器
a.スペクトル解析機:ロジャースPCBは6Gおよび次世代レーダーシステムの開発に不可欠な 110GHzまでの正確な測定を可能にします.
b.半導体試験:高速 (112Gbps) の試験探査機は,信号劣化なく7nmおよび3nmチップセットを検証するためにロジャース材料を使用する.

ロジャース PCB 製造: 課題と最良の実践
ロジャース PCB の製造には,独自の性質を維持するための専門技術が必要です.標準FR-4 プロセスは,電解電体を損傷したり阻害を妨げる可能性があります.

1材料の取り扱いと準備
a. 気候制御による保管:ロージャースラミナットは,湿度吸収を防ぐために乾燥した室 (<50%RH) に保管する必要があります.Dfは0.001+増加し,性能が低下します.
b.クリーンルーム処理:信号反射を引き起こす塵粒子 (≥5μm) を避けるために,クラスの1000クリーンルームでラミネーションとエッチングが行われます.

2精密なエッチングとルーティング
a.制御されたエッチング剤: 軽度のエッチング剤 (例えば銅塩化物) は,過剰なエッチングを避けるために使用され,インピーデンス制御に不可欠な設計仕様の ± 5% の範囲内に痕跡幅が保たれる.
b.レーザーダイレクトイメージング (LDI): 1μm解像度のLDIシステムは,鋭く一貫した痕跡縁を作り出し,mmWave周波数で損失を増加させる"roughness"を防止する.

3層化と掘削
a.最適化ラミネーションサイクル:ロジャースラミネートは,ダイエレクトリックのDkを劣化せずに層を結合するために正確な圧力 (400~500psi) と温度 (180~200°C) を必要とする.
b.レーザードリリング:355nmUVレーザーは,最小限の樹脂スプレーでマイクロビア (50μm直径) をドリルし,低損失層移行に不可欠なバレル経由で95%以上の銅の覆いを確保します.

4阻力確認
a. 時間領域反射測定 (TDR): ライン内のTDRシステムは,パネルごとに100点以上でインパデントを測定し,RF痕跡に対する50Ω ±5%の許容を保証する.
b.ベクトルネットワーク分析 (VNA):各バッチは,挿入損失と帰帰損失が設計仕様を満たしていることを確認するために,最大67GHzまでのVNAテストを受けます.

LT CIRCUIT ロージャース PCB専門知識
LT CIRCUITは 高周波性能の業界基準を設定する能力を持つロジャース PCB製造に特化した
1先進的な製造能力
a.層数: 4 層20 層,コスト敏感なアプリケーションのためのハイブリッド設計 (ロジャーズ + FR-4) を含む.
b.Trace/Space: 3/3 mil (75/75μm) は,レーダー配列および5Gビーム形成ICにおける密度の高いルーティングに使用する.
c.マイクロビアサイズ: 50μmまでレーザーで掘削されたマイクロビアで,最小限の信号損失を伴うHDI設計が可能である.

2品質保証
a.IPC-A-600 3級適合:厳格な検査により,信号の整合性を損なうような欠陥 (例えば空洞,下切断) が存在しないことを保証する.
材料の追跡可能性: 製造者からのDk/Df試験報告を含む,ロジャースラミナットの完全なロット追跡.
c.環境試験: 熱サイクル (-40°C~125°C) と振動試験 (20G) は,航空宇宙および自動車顧客にとって信頼性を検証します.

3. カスタムソリューション
a.表面塗装:ENIG (屋外での耐腐蝕性) と浸水銀 (レーダーモジュールでの低RF損失のために).
b.設計サポート:内部エンジニアは,スタックアップを最適化するために3DEMシミュレーションツールを使用して,プロトタイプ作成サイクルを30%短縮します.
c.Rapid Prototyping: 5Gおよびレーダー開発における急速な繰り返しを可能にする小型バッチのロジャース PCBの7~10日ターンアウト.

よくある質問
Q:なぜFR-4は5G mmWaveアプリケーションに使用できないのか?
A:FR-4の高いDf (0.02) は28GHzで過剰な信号損失を引き起こす+10インチトラスは20dBを失い,長距離通信に不適している.ロジャースの低いDf (0.0031) は5dBへの損失を減らす.信頼性の高い5G接続を可能にする.

Q: ロジャース PCBは鉛のない溶接と互換性がありますか?
RO4835 (Tg 280°C) のようなロジャースラミナットは,デラミネーションやDk分解なしに鉛のないリフロー温度 (240°C~260°C) に容易に耐える.

Q: ロジャース PCB と FR-4 のコストプレミアムは?
A: ロジャースPCBのコストは FR-4より3倍5倍ですが システムレベルでの節約によって抵消されます. ロジャースPCBを使用する 5Gベースステーションは同じ面積をカバーするために 30%少ないタワーが必要です.

Q: ロジャース PCB は高電力アプリケーションで使用できますか?
A:はい,Ultralam 3850のような材料は 100Wの RF電力をサポートし,軍事レーダーや基地局のアンプに最適です.

Q: 温度がRogers PCBの性能にどう影響する?
A: ロジャースラミナットは, -55°Cから125°Cの間で安定したDkを維持し,自動車のフットの下環境と航空宇宙システムで一貫したインピーダンスを確保します.

結論
ロジャースPCBは 高周波電子機器に不可欠で 5G,レーダー,衛星システムを可能にします極端な条件下で安定性を維持する無線技術の限界を押し広げている技術者にとって 理想的な材料です

ロジャース PCB の初期コストは FR-4 より高いものの,その性能は圧倒的な総価値をもたらし,範囲を拡大し,電力消費を削減し,システム複雑性を低下させます.6G研究が加速し,レーダーシステムがより高い周波数 (100GHz+) に押し込まれるにつれてロジャースのPCBはイノベーションにとって 極めて重要です

エンジニアや製造業者にとって LT CIRCUITのような専門家と提携することで ロジャースPCBが全力を発揮できるように 材料の専門知識と精密製造を組み合わせますデザインコンセプトを高性能な現実に変える.