Los materiales para PCB de Rogers son ampliamente reconocidos por su rendimiento superior en aplicaciones digitales de alta frecuencia y alta velocidad. Ya sea que diseñe un conjunto de antenas de microondas o desarrolle módulos de comunicación para redes de próxima generación, la elección del sustrato impacta directamente la integridad de la señal y la confiabilidad del dispositivo. Cuando su diseño exige baja pérdida de señal, control preciso de la impedancia y excelente estabilidad térmica, los laminados Rogers son la solución ideal donde los materiales FR4 tradicionales simplemente no pueden.
Esta guía explora los fundamentos de las PCB de Rogers, por qué las configuraciones de 2 capas son una opción inteligente para muchos proyectos de RF y microondas, y cómo seleccionar el laminado adecuado para un rendimiento eléctrico óptimo.
¿Qué es el material PCB de Rogers?
A diferencia del FR4 estándar, que se basa en fibra de vidrio tejida y resina epoxi, los materiales Rogers se basan en compuestos especializados de cerámica de hidrocarburos o PTFE. Estas formulaciones avanzadas están diseñadas para un rendimiento eléctrico superior, especialmente en entornos exigentes de alta frecuencia. Los rellenos utilizados (cerámica u otros materiales de baja pérdida) mejoran considerablemente la estabilidad dieléctrica y la conductividad térmica.
La consistencia de la constante dieléctrica (Dk) en distintas frecuencias y temperaturas hace que los materiales Rogers sean ideales para circuitos que operan a velocidades de GHz. Productos de uso común, como RO4350B y RO4003, son desarrollados por Rogers Corporation, cuyos materiales se han convertido en el estándar de oro en el diseño de PCB de RF y microondas.
Además, los sustratos Rogers ofrecen un comportamiento mecánico predecible. Esto incluye una excelente estabilidad dimensional, un bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) y una mayor resistencia al pelado. Estas propiedades ayudan a mitigar la deformación, la delaminación y la desalineación de las capas, tanto durante la fabricación como durante el funcionamiento a largo plazo.
Para los ingenieros que trabajan en los sectores aeroespacial, militar o de telecomunicaciones (donde una falla de PCB puede significar una falla del sistema), las placas Rogers brindan un nivel de seguridad que es esencial.
Placa de circuito impreso Rogers frente a placa de circuito impreso FR4
A primera vista, FR4 parece ser la opción predilecta para la mayoría de los proyectos de PCB debido a su precio asequible y disponibilidad. Sin embargo, la diferencia de rendimiento entre FR4 y Rogers se acentúa cuando la frecuencia de la señal supera los cientos de MHz.
Los materiales FR4 suelen tener una constante dieléctrica cercana a 4.5, pero este valor tiende a fluctuar a frecuencias más altas, lo que provoca un control de impedancia inconsistente. La tangente de pérdida (Df) para FR4 también es significativamente mayor, a menudo superior a 0.02, lo que resulta en una atenuación considerable de la señal en rangos de GHz.
En cambio, los materiales Rogers mantienen un Dk estable (entre 3.48 y 3.55) en un amplio espectro de frecuencias y ofrecen un Df de tan solo 0.0027, dependiendo del laminado. Esto se traduce en una pérdida de señal mínima, una mejor estabilidad de fase y un mejor manejo de la potencia en líneas de transmisión y filtros de RF.
| Feature | PCB de Rogers | PCB FR4 |
|---|
| Constante dieléctrica (Dk) | Estable (3.48–3.55 en todas las frecuencias) | Variable (alrededor de 4.2–4.8, cambia con la frecuencia) |
| Tangente de pérdida (Df) | Bajo (~0.0027–0.0037) | Alto (~0.02) |
| Integridad de la señal en GHz | Excelente | Pobre (alta atenuación) |
| Conductividad Térmica | Bueno (0.62–0.77 W/m·K) | Más bajo (~0.3 W/m·K) |
| Costo | Más alto | Más Bajo |
| Aplicaciones | RF, microondas, digital de alta velocidad | Digital de propósito general y baja velocidad |
Además, las limitaciones térmicas del FR4 suponen un inconveniente en los circuitos de RF de alta potencia. Los laminados Rogers, con su conductividad térmica superior y su alta temperatura de transición vítrea (Tg), gestionan la disipación del calor con mayor eficacia, reduciendo el riesgo de fugas térmicas o degradación del sustrato.
En sistemas donde importan la precisión de tiempo, el bajo jitter y la transmisión de alta velocidad (como módulos 5G, transceptores satelitales y sistemas de radar), Rogers ofrece un rendimiento constante, mientras que FR4 se convierte en un cuello de botella.
¿Por qué utilizar una PCB Rogers de 2 capas?
Si bien las PCB multicapa suelen usarse para sistemas digitales complejos, muchos diseños analógicos y de RF se benefician de la simplicidad y previsibilidad de una placa de 2 capas, especialmente cuando se implementan utilizando materiales Rogers.
Un típico PCB Rogers de 2 capas Incluye una capa de señal y un plano de tierra continuo. Esta estructura facilita un control preciso de la impedancia, minimiza la inductancia parásita y reduce el riesgo de diafonía o emisiones radiadas. Al eliminar transiciones de capa innecesarias, la ruta de la señal se mantiene limpia y eficiente, lo cual es fundamental para mantener la integridad de la forma de onda.
La fabricación también mejora. Al tener menos capas que laminar, perforar y chapar, se reduce significativamente el riesgo de defectos de fabricación, como delaminación, grietas o huecos de resina. Los diseñadores también ganan flexibilidad en la creación de prototipos, ya que las placas de dos capas son más rápidas y rentables de producir.
Otra ventaja que a menudo se pasa por alto reside en la simulación térmica. Dado que la conductividad térmica y el flujo de calor son más fáciles de modelar en estructuras más simples, las estrategias de gestión térmica, como disipadores de calor, vertidos de cobre y vías térmicas, pueden diseñarse con mayor fiabilidad.
Las PCB Rogers de 2 capas son una opción ideal para los diseñadores de RF que necesitan un alto rendimiento sin la complejidad y el costo de las acumulaciones de múltiples capas.
Tipos de PCB Rogers de 2 capas que se ofrecen
Existen varios tipos de placas Rogers de dos capas disponibles a través de fabricantes especializados, diseñadas para proyectos de alta frecuencia y comunicación intensiva. Cada modelo tiene características distintivas que lo hacen adecuado para objetivos de diseño específicos.
Placa de circuito impreso Rogers 2B de 4350 litros
Esta es una solución robusta para circuitos de RF que requieren baja pérdida y un rendimiento confiable de alta frecuencia. El laminado RO4350B Admite una amplia gama de diseños, incluyendo amplificadores de potencia, trazas con control de impedancia y filtros de microondas. Su estabilidad mecánica también lo hace compatible con los procesos de fabricación estándar de FR4.
PCB RO2 de 4003 capas para dispositivos de comunicación
RO4003 Está optimizado para la producción a gran escala, donde el costo y el rendimiento eléctrico deben coexistir. Es un candidato excelente para infraestructura móvil, unidades GPS y dispositivos WLAN. Si bien ofrece un Dk ligeramente superior al 4350B, mantiene una baja pérdida de señal y una excelente confiabilidad térmica.
PCB Rogers de 2 capas con espesor de cobre terminado de 1 oz
Esta configuración proporciona un mejor manejo de la corriente para diseños que combinan circuitos de RF analógicos y digitales. El cobre más grueso también mejora la disipación térmica, lo cual es especialmente valioso en convertidores de potencia y transmisores de RF.
Estas PCB de Rogers generalmente se fabrican con tolerancias estrictas y condiciones de procesamiento optimizadas para mantener las ventajas inherentes del material.
Propiedades de los materiales Rogers más populares (4350B vs. RO4003)
Al comparar el RO4350B y el RO4003, las sutiles diferencias en sus características eléctricas y térmicas se convierten en variables de diseño importantes. A continuación, se muestra un análisis comparativo:
| Propiedad | Rogers 4350B | Roger RO4003 |
|---|
| Constante dieléctrica (Dk) | 3.48 a 10 GHz | 3.55 a 10 GHz |
| Factor de disipación (Df) | 0.0037 | 0.0027 |
| Conductividad Térmica | 0.62 W / m · K | 0.77 W / m · K |
| Temperatura de transición vítrea (Tg) | > 280 ° C | > 280 ° C |
| Resistividad de volumen | 1.7 × 10⁷ MΩ·cm | 1.0 × 10⁸ MΩ·cm |
| CTE (eje Z) | 32 ppm / ° C | 46 ppm / ° C |
La mayor conductividad térmica del RO4003 lo hace ideal para placas densas con componentes muy compactados, mientras que la estabilidad dimensional superior del RO4350B es la preferida en conjuntos de placas múltiples y entornos mecánicamente exigentes.
Aplicaciones típicas de la PCB Rogers de 2 capas
Las PCB de 2 capas basadas en Rogers se emplean en diversos sistemas de RF y alta frecuencia donde no se toleran pérdidas ni inestabilidad. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen:
Módulos de comunicación inalámbrica: front-ends LTE, 5G y WLAN
Receptores GPS: los sustratos de fase estable mejoran la adquisición de señales
Amplificadores de potencia: mantener la coincidencia de impedancia bajo cargas térmicas elevadas
Conjuntos de antenas y redes de adaptación: un rendimiento dieléctrico constante es crucial
Sistemas de radar: la baja pérdida permite una transmisión y recepción de señales precisas
Dispositivos IoT y sensores: rutas de señal eficientes para diseños compactos de alta frecuencia
Radar e infoentretenimiento para automóviles: plataformas duraderas y térmicamente estables para sistemas de comunicación en vehículos
Los diseñadores también aprovechan las placas Rogers de 2 capas en aplicaciones aeroespaciales como telemetría, navegación de vuelo y unidades de control de satélites.
Consideraciones al diseñar con Rogers PCB
Incluso con materiales de primera calidad, el rendimiento depende de un buen diseño de distribución y apilado. A continuación, se presentan factores críticos a tener en cuenta:
Impedancia a juego
El ancho de la traza, el espesor del cobre, el espaciado dieléctrico y las rutas de retorno deben calcularse cuidadosamente. El Dk consistente de Rogers hace que estos cálculos sean más fiables que los de FR4.
Acabado de la superficie
ENIG sigue siendo la mejor opción por su planaridad y resistencia a la corrosión. Sin embargo, la plata de inmersión y el OSP son alternativas viables, dependiendo de las limitaciones de costo y los perfiles de soldadura.
Peso del cobre y diseño térmico
Elija entre 0.5 oz, 1 oz o incluso 2 oz de cobre según los niveles de potencia. Complemente el cobre pesado con vías térmicas y conexiones a tierra para gestionar el calor eficazmente.
Diseño para la Manufacturabilidad (DFM)
Siempre coordínese con el fabricante de su PCB para definir tamaños mínimos de perforación, tolerancias de máscara de soldadura y compatibilidad de apilamiento de capas. Los fabricantes generalmente brindan pautas DFM para placas Rogers para garantizar rendimientos óptimos.
Conclusión
Para los ingenieros que buscan una fidelidad de señal y fiabilidad térmica sin concesiones en sistemas de alta frecuencia, las PCB Rogers de 2 capas ofrecen una solución fiable y eficiente. VictoryPCB ofrece estas placas avanzadas con RO4350B, RO4003 y espesores de cobre a medida para satisfacer las necesidades específicas de sus aplicaciones de RF y microondas. Con el respaldo de su experiencia técnica y fabricación de precisión, sus PCB Rogers están diseñadas para garantizar que sus diseños funcionen exactamente como se espera, siempre.
Contáctenos en ventas@victorypcb.com o visite https://www.victorypcb.com/
