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LPKF基于Rogers板材射頻微波電路的激光制作解決方案

材料來源：LPKF樂普科

電子信息產(chǎn)品高頻化、高速化對PCB的高頻特性提出了高的要求。羅杰斯公司（Rogers Corp.）生產(chǎn)的多種高頻板板材非常適合微波和射頻應(yīng)用，從根本上控制產(chǎn)品品質(zhì)。擁有特殊電氣性能的材料在使用和加工時都要特別注意，通常需要刻制極其精細(xì)的線路以及加工極其精確的幾何形狀。越高頻的材料，LPKF 激光直寫加工系統(tǒng)ProtoLaser的加工優(yōu)勢就越顯著。

01 高頻電路板對于5G應(yīng)用領(lǐng)域的重要性

高頻電路板是指電磁頻率較高的特種線路板，用于高頻率(頻率大于300MHZ或者波長小于1米)與微波(頻率大于3GHZ或者波長小于0.1米)領(lǐng)域的PCB。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的設(shè)備設(shè)計(jì)是在微波頻段(>1GHZ)甚至毫米波領(lǐng)域(77GHZ)以上的應(yīng)用(例如現(xiàn)在很火的車載77GHz毫米波天線)，這也意味著頻率越高對線路板的基材的要求也越高。比如說基板材料需要具有優(yōu)良的電性能，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，隨信號頻率的增加在基材上的損耗要求非常小，所以高頻板材的重要性就凸現(xiàn)出來了。

為解決高頻高速的需求以及應(yīng)對毫米波穿透力差、衰減速度快的問題，5G通信設(shè)備對PCB的性能要求主要通過介電常數(shù)(Dk)和介電損耗因子(Df)兩個指標(biāo)來衡量。Dk越穩(wěn)定、Df越小，高頻高速基材的性能越好。常見線路板主要的高頻高速材料有以下幾種：碳?xì)錁渲�、PTFE、LCP液晶高聚物、PPE/PPO等。

02 羅杰斯公司是高頻板材的主要優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商

圖片選自羅杰斯公司官網(wǎng)

羅杰斯公司作為高頻板材的主要優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，系列分類如下：

Rogers RO3000®系列：RO3000® 高頻電路材料是含有陶瓷填料的 PTFE 復(fù)合材料，用于商業(yè)微波和射頻應(yīng)用。

型號包括：RO3003G2™, RO3003™, RO3203™, RO3035™，RO3006™, RO3010™, RO3210™

Rogers RO4000®系列：RO4000® 陶瓷填充的碳?xì)浠衔飳訅喊搴桶牍袒窃跇I(yè)內(nèi)占有領(lǐng)先地位的產(chǎn)品系列。

型號包括：RO4003C™, RO4350B™, RO4360G2™, RO4830™、RO4835T™, RO4533™, RO4534™, RO4535™, RO4725JXR™, RO4730G3™

RT/duroid® 層壓板：RT/duroid® 高頻電路材料是含有 PTFE 填料（隨機(jī)玻璃纖維或陶瓷）的復(fù)合材料層壓板，適用于高可靠性、航空航天和國防應(yīng)用。

型號包括：RT/duroid® 5880, RT/duroid® 5880LZ, RT/duroid® 5870, RT/duroid® 6002, RT/duroid® 6202等

TMM®層壓板：TMM® 熱固型微波層壓板結(jié)合了低的介電常數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)，與銅相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)，以及非常好的介電常數(shù)均勻性。

型號包括：TMM®3, TMM®4, TMM®6, TMM®10, TMM®10i, TMM®13i。

03 LPKF激光系統(tǒng)應(yīng)對復(fù)雜的射頻微波電路圖形

在PCB打樣中， Rogers屬于特種線路板材，具備一定的技術(shù)制作門檻，由于高頻信號本身的特點(diǎn)，對板材介質(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗正切等都有明確的要求；對導(dǎo)電層金屬種類，導(dǎo)電線路幾何尺寸精準(zhǔn)度、導(dǎo)電線路側(cè)壁和表面的光滑程度也提出了更高的要求。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，即使是一個孔的位置或一條線路的走向發(fā)生微小變化，傳統(tǒng)工藝中整個復(fù)雜的微波電路制作過程則需要重新來過。頻繁改動的電路設(shè)計(jì)對微波電路板廠也形成了巨大壓力，LPKF電路板快速制作系統(tǒng)就是在電子實(shí)驗(yàn)室條件下使用并且能與設(shè)計(jì)仿真平臺相匹配的研發(fā)利器。

LPKF激光系統(tǒng)制作原理：系統(tǒng)隨機(jī)軟件直接讀取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，經(jīng)過自動計(jì)算以后計(jì)算機(jī)直接驅(qū)動激光系統(tǒng)在微波電路基材上形成線路。激光設(shè)備能在表面敏感、具有塑性特質(zhì)的微波板材上做出圖形邊緣光滑、幾何尺寸精度高、一致性的電路圖形。

1、精度

激光制作微波電路系統(tǒng)，采用激光方式直接在微波基材表面形成微帶線路，中間無任何圖形轉(zhuǎn)移過程造成的變形，以18 µm銅厚的層壓材料為例，激光可制作的最小線寬為50µm；最小間距可至20 µm（根據(jù)不同的加工材料而變化）

2、速度

激光制作的最高加工速度可達(dá)15cm²/min，即一塊普通的微波電路制作僅需要2-4分鐘。

3、一致性

采用激光進(jìn)行加工，沒有任何其他影響因素，所以保證了每批次電路制作的一致性。

4、便捷性

該系統(tǒng)軟件自動生成激光加工軌跡，無需干預(yù)；加工過程中一束激光即可完成全部線路的加工；通過真空吸附工作臺的移動可實(shí)現(xiàn)拼版加工；自帶重定位系統(tǒng)，可通過CCD靶標(biāo)識別系統(tǒng)自動完成與孔的對位后加工圖形。

5、對環(huán)境友好

無環(huán)保負(fù)擔(dān)，完全適合電子實(shí)驗(yàn)室使用。

經(jīng)大量應(yīng)用案例驗(yàn)證，LPKF系統(tǒng)可加工絕大部分Rogers高性能射頻材料，尤其在以下材料的加工上表現(xiàn)出色：

RT/duroid® 5870材料, RT/duroid® 5880材料, RT/duroid® 6002材料, RT/duroid®6010材料, RO3003™材料, RO3006™材料, RO3010™材料, RO4003™材料, RO4350™材料, RO4700™材料,TMM® 3材料,TMM® 4材料,TMM® 6材料,TMM® 10材料。