Rogers PCB vs FR4 PCB: differenze chiave per i progettisti di PCB

Introduzione

I PCB devono essere progettati nel modo giusto e deve essere selezionato il materiale giusto. FR4 PCB vs Rogers PCB hanno applicazioni diverse per le capacità che offrono. Questa recensione esaminerà alcune delle principali differenze tra questi prodotti per aiutarti a decidere il costo, le prestazioni e l'idoneità di questi prodotti e assicurarti di ottenere il meglio.

Che cos'è il materiale FR-4?

FR-4 è un materiale ad alte prestazioni e basso costo ampiamente utilizzato nella realizzazione di circuiti stampati, è un lana di vetro composito epossidico. Lo utilizzerai principalmente per modelli normali e poco frequenti, quindi questa è la loro applicazione abituale. È affidabile, calore sicuro e serve allo scopo generale della maggior parte dei PCB. Questo materiale per il case affronta le qualità di costo e funzionalità.

Vantaggi del PCB FR4

PCB FR4 sono relativamente economici e possono essere utilizzati in quasi tutti i progetti. Ha ottime proprietà meccaniche ed è stampabile, quindi può ospitare più strati. Il materiale ha una buona resistività elettrica che aiuta nell'attività operativa del circuito, mentre ha una discreta conduttività termica per aumentare l'efficienza. È facile da produrre ed è anche molto abbondante.

• Ha un costo relativamente basso ed è adatto alla maggior parte delle applicazioni.
• Le proprietà meccaniche delle scarpe garantiscono una lunga durata.
• Inoltre, incoraggia la creazione di più strati per circuiti complessi.
• Buono elettrico isolamento con un livello di conduttività termica da basso a medio.

Applicazioni del materiale FR4

Attualmente è applicato in elettrodomestici tra cui laptop, cellulari, televisori LED, tra gli altri. FR4 è molto appropriato per le strutture industriali che si occupano di sistemi di automazione e controllo. Un PCB automobilistico a cui è stata assegnata una funzione elettronica standard seleziona FR4. È anche utilizzato in nuovi prodotti come apparecchiature o dispositivi medici e sistemi di comunicazione a bassa frequenza.

• Computer portatili e smartphone TV LED Industriale.
• Sistema di automazione e controllo
• Schede elettroniche generiche di veicoli automobilistici
• Dispositivo medico dotato di proprietà elettroniche generali.
• Alimentazione elettrica e circuiti di comunicazione a bassa tensione che operano a una velocità di comunicazione poco frequente.

Cos'è il PCB Rogers?

Utilizzando materiali di livello superiore, PCB di Rogers è per usi ad alta frequenza e RF. Offre una qualità superiore integrità del segnale insieme a basse perdite dielettriche. È principalmente selezionato per telecom, aerospaziale che a militare applicazioni. Rogers è più adatto per applicazioni in cui sono richiesti progetti ad alte prestazioni.

Tipi di materiale Rogers PCB

Rogers mette a disposizione diversi tipi di materiale per una data applicazione, come mostra l'elenco seguente. I più popolari sono la serie Rogers 4000, la serie 3000 e la serie RT/duroid. Tutti questi prodotti sono dotati di una risposta ad alta frequenza fine, bassa attenuazione del segnale ed efficiente dissipazione termica. Possono essere utilizzati con sistemi di comunicazione, tecniche aerospaziali, circuiti ad alta potenza, ecc.

Tabella degli elenchi dei tipi di materiali per PCB Rogers

• Serie Rogers 4000: economica, attenuazione del segnale costante, costante dielettrica costante per applicazioni di potenza.
• Serie Rogers 3000: caratterizzazione termica migliorata, basso fattore di perdita.
• Serie RT/droid: Le caratteristiche ad alta frequenza e la resistenza all'umidità sono molto buone.

Vantaggi di Rogers PCB

Rogers PCB presenta eccellenti caratteristiche di alta frequenza e alta potenza. Infatti, ha un'attenuazione del segnale molto bassa e una buona conduttività termica e, inoltre, un tasso di affidabilità molto elevato. Questi materiali sono più efficaci in termini di accuratezza e stabilità delle prestazioni delle macchine e delle attrezzature utilizzate. Estendono anche la durata del prodotto che consente prestazioni migliori rispetto ad altri prodotti simili.

1. Il DLRA25X presenta una bassa perdita con un segnale adatto all'uso ad alta frequenza.
2. Le caratteristiche operative stabili sono garantite da elevata affidabilità e prestazioni elevate in ambienti difficili.
3. La durata di vita dei dispositivi aumenta e sono più durevoli.

Applicazioni del materiale Rogers

I materiali Rogers sono ampiamente utilizzati in applicazioni ad alta frequenza. Sono utilizzati in circuiti a radiofrequenza, telecomunicazioni, applicazioni aerospaziali e spaziali. Grazie alla loro bassa perdita di segnale e all'alta frequenza, questi dispositivi sono adatti per operazioni di precisione. Altri sono utilizzati anche in settore automobilistico radar e apparecchiature mediche avanzate.

• Circuiti RF e antenne.
• Telecomunicazioni e sistemi satellitari.
• Include aerospaziale che a aviazione sistemi.
• Automotive radar e sensori.
• Tecniche e innovazioni, dispositivi medici e attrezzature mediche.

Confronti chiave tra Rogers PCB e materiali FR4

Frequenza di funzionamento

I materiali Rogers sono migliorati ad alta frequenza e forniscono una migliore integrità del segnale rispetto al materiale FR-4. Di conseguenza, si trovano solitamente nei circuiti RF, ad alta velocità e ad alta frequenza e possono essere trovati anche in applicazioni digitali e di telecomunicazione.

FR4, tuttavia, può essere utilizzato in circuiti a bassa frequenza, ma quando si tentano applicazioni ad alta velocità il segnale tende a perdersi. In quelle potenziali applicazioni che potrebbero essere più vantaggiose dal non essere troppo avanzate nella progettazione rispetto alla frequenza specifica, Rogers si applicherebbe.

Durezza del materiale

FR4 ha elevate proprietà meccaniche ed è adatto per un uso standard. Ha trascorso molto tempo senza guasti o senza aver bisogno di riparazioni o sostituzioni. Questo è più resistente ma meno flessibile pertanto è sufficientemente buono per un uso generale su PCB di base standard.

Tuttavia, Rogers consente una maggiore flessibilità e sarà in grado di coprire qualsiasi configurazione extra e design piuttosto complessi. La scelta dovrebbe essere fatta in base alle esigenze fisiche del tuo particolare PCB.

Processo tecnologico

FR4 è anche facile da lavorare, il che significa che sono necessari meno costi e tempo per realizzare il prodotto. Rogers è un materiale più specializzato da lavorare utilizzando laminato stampato, che richiede tecniche avanzate per farlo, motivo per cui la sua produzione richiede più tempo per essere completata. A questo aspetto si aggiungono più costi rispetto agli aspetti precedenti. Mentre FR4 è più efficiente e conveniente per i design standard, per i design sofisticati, Rogers vale completamente la pena.

Prodotti applicabili

Si noti che FR4 è più adatto per applicazioni domestiche, tra cui televisori, personal computer ed elettrodomestici. È adatto per progetti economici e di uso comune. Rogers è superiore per applicazioni ad alte prestazioni come forme aerospaziali, dispositivi di telecomunicazione e circuiti RF in serie, dove precisione e affidabilità sono cruciali.

Stabilità di impedenza

Il materiale Rogers è migliorato impedenza stabilità, specialmente nei circuiti RF, riducendo la perdita di segnale e la riflessione del segnale. Quindi è buono per l'uso ad alta frequenza in antenne e dispositivi di comunicazione. FR4 può ancora essere usato nei casi in cui i requisiti di impedenza sono bassi ma ha scarse prestazioni quando la frequenza è più alta. Per il controllo critico dell'impedenza, il materiale che viene usato è Rogers.

Gestione termica

Rogers offre un elevato controllo termico, piuttosto appropriato per applicazioni che richiedono elevata potenza e causano calore intenso. È inoltre dotato internamente di uno schermo contro lo stress termico e quindi non si surriscalda. FR4 può gestire solo un po' di calore; non può essere utilizzato con circuiti che richiedono elevata potenza. Se il tuo circuito genera calore intenso, l'applicazione di Rogers offre prestazioni termiche migliorate.

Coefficienti di dispersione della perdita del segnale

Rogers ha una minore perdita di segnale e una buona qualità di dispersione, il che rende i progetti ad alta frequenza adatti a questo materiale. Rende efficace la trasmissione del segnale su grandi distanze e i segnali ad alta frequenza. D'altro canto, dal punto di vista della chiarezza del segnale, FR4 può avere una dispersione maggiore ad alte frequenze operative. In genere, Rogers è un materiale migliore per i progetti che devono avere la minima dissipazione del segnale possibile.

Prestazioni di assorbimento dell'umidità

Rogers presenta anche una bassa perdita dielettrica tangente, rendendo il materiale stabile ad alte temperature e alta umidità. Non si gonfia e non mostra scarsa realizzazione in situazioni complesse. In una certa misura, FR4 può prendere parte all'umidità, il che causa un problema di affidabilità per il PCB dopo un lungo periodo di tempo. Delle due opzioni, Rogers è leggermente migliore quando è necessaria la durata dell'oggetto in condizioni meteorologiche avverse.

Aree e scenari applicativi

FR4 è adatto per uso generale l'industria elettronica come elettrodomestici e computer per uso domestico, insieme a macchinari e industriale produzione. Ciò è dovuto alla facilità di esercitare un controllo sui suoi costi e all'affidabilità pratica del risultato.

Telecomunicazioni: Rogers è adatto per applicazioni speciali nei circuiti di telecomunicazione, aerospaziale e militare. Rogers ad alte prestazioni è selezionato quando è richiesta precisione nell'applicazione o l'ambiente è rischioso.

Ecco una tabella riassuntiva:

PCB di Rogers vs FR4 Materiali: quale dovremmo scegliere?

Costo

FR4 è significativamente più economico dei materiali Rogers e quindi è ideale per progetti parsimoniosi. È ampiamente utilizzato in normali apparecchiature elettroniche e il costo tende a diventare un fattore importante. Il materiale Rogers, tuttavia, ha un costo maggiore, poiché le prestazioni sono piuttosto diverse da quelle di FR4 nell'area ad alta frequenza. In termini di pro e contro di Rogers, ha una buona integrità del segnale e anche una buona dissipazione del calore, ma per circuiti più semplici, questo potrebbe non essere necessario.

Prestazioni ad alta frequenza

È diventato chiaro che il materiale di Rogers poteva essere utilizzato in prestazioni ad alta frequenza. Offre una bassa perdita di segnale e un'elevata stabilità alla frequenza di trasmissione del segnale. Sono destinati a circuiti in cui la direzione è importante quando la velocità di trasferimento dei dati è elevata, ad esempio, utilizzati in Circuiti RF. FR4 è adatto per la maggior parte delle applicazioni comuni, ma è inferiore a Rogers sul fronte delle alte frequenze. Tuttavia, se le frequenze sono superiori alla gamma normale, allora Rogers dovrebbe essere utilizzato per la sua integrità del segnale e le sue prestazioni.

Controllo di impedenza

FR4 ha un'integrità del segnale inferiore e una frequenza del segnale superiore perché ha un'impedenza meno stabile. Inoltre, Rogers ha una qualità che mantiene stabile l'impedenza per garantire la coerenza nei segnali. Tale stabilità rende Rogers ideale per usi quali comunicazioni ad alta velocità, tra gli altri usi. Per progetti che richiedono una stretta controllo di impedenza, allora usare Rogers è l'opzione migliore.

Gestione termica

FR4 può soddisfare il requisito di carico termico del consumo energetico di classe media, ma ha scarse prestazioni di dissipazione del calore nei progetti ad alta potenza. Preferisco Rogers perché Rogers ha i migliori resoconti di gestione termica e calore dissipato. Ciò rende Rogers più adatto per applicazioni aggressive in potenza amplificatori a questo proposito. Una migliore gestione del calore è presente in Rogers.

Prestazioni elettriche

È chiaro che i materiali Rogers hanno caratteristiche elettriche migliori di FR4. Hanno bisogno di meno perdite dielettriche e, quindi, possono trasmettere segnali con meno perdite di energia all'interno dello stesso sistema. Ciò è significativo nei progetti ad alta frequenza in cui accuratezza e coerenza sono aspetti necessari dei componenti coinvolti. Anche se manutenibile per un'ampia gamma di applicazioni, FR4 non è stato studiato per offrire le caratteristiche elettriche del materiale Rogers. Nel caso in cui il tuo prodotto richieda la massima integrità del segnale possibile, Rogers è il materiale che fa per te.

Domande frequenti

Posso usare FR4 per applicazioni ad alta frequenza?

FR4 non è il migliore di questo tipo a causa delle seguenti limitazioni. Sebbene si applichi bene in molti circuiti, la sua applicazione ad alta frequenza è molto limitata.

Perché il PCB Rogers è più costoso del FR4?

FR4 è più economico di Rogers PCB a causa del materiale dielettrico, che è fibra di vetro epossidica, mentre Rogers UTILIZZA materiale dielettrico, che è Rogers Teflon materiale.

È possibile combinare i materiali FR4 e Rogers nello stesso progetto PCB?

Sì, nel senso che l'utilizzo congiunto di entrambi è un metodo per raggiungere l'ottimalità del rapporto costo-prestazioni.

Conclusione

In ogni caso, sia in generale che Rogers con FR4 hanno i loro vantaggi. FR4 è buono per risparmiare denaro per valori generali, mentre Rogers è eccellente per coloro che hanno bisogno di pianificare il loro design a una frequenza più alta. Come per qualsiasi progetto, ciò su cui ci si deve concentrare sono i requisiti del progetto, quindi è facile ottenere il materiale adatto esatto che fornirà le migliori prestazioni e affidabilità.