FR4 대 로저스 PCB 소재
FR4는 저렴하고 널리 사용 가능하며 대부분의 디지털 및 저주파 아날로그 설계에 적합한 PCB 산업의 주력 제품입니다.Rogers (및 Isola 및 Taconic과 같은 유사한 고주파 라미네이트) 는 FR4 비용의 5-10배에 달하는 비용으로 안정적인 유전상수, 낮은 손실 탄젠트 및 마이크로파 주파수에서 더 나은 성능을 제공합니다.
FR4 (표준 PCB 라미네이트)
FR4는 직조 유리 강화 에폭시 라미네이트입니다.유전율은 1MHz에서 ~4.3에서 10GHz에서 ~4.0까지 다양하며 손실 탄젠트 (tan δ) 는 0.015—0.025로 약 2~4GHz까지 허용됩니다.
Advantages
- 매우 저렴한 비용 — 대부분의 PCB 제조사를 위한 표준 소재
- 짧은 리드 타임 — 전 세계적으로 널리 사용 가능
- 2GHz 미만의 디지털 및 RF 설계에 적합하도록 설계됨
- 모든 표준 PCB 프로세스와 호환
Disadvantages
- 높은 손실 탄젠트 (0.015—0.025) — 5GHz 이상에서 상당한 유전 손실
- 가변 εr — 직조 유리는 로컬 εr 변동을 일으켜 제어된 임피던스 트레이스에 영향을 미칩니다.
- 수분 흡수 변화 εr — 실외 및 습한 환경에서 문제가 됨
- 5-10GHz 이상의 설계에는 적합하지 않음
When to use
FR4는 모든 디지털 설계, 혼합 신호 보드 및 RF에서 최대 2.4GHz WiFi/블루투스에 사용할 수 있습니다.신중한 설계를 통해 FR4는 손실 허용 오차가 낮은 애플리케이션에 최대 5GHz까지 사용할 수 있습니다.
로저스 고주파 라미네이트 (RO4003, RO3010 등)
Rogers 재료는 안정한 εr (등급에 따라 3.5—10.2) 과 매우 낮은 손실 탄젠트 (0.0013—0.004) 를 갖는 세라믹으로 채워진 PTFE 또는 탄화수소/세라믹 복합재입니다. εr은 온도 및 주파수에 따라 0.5% 미만입니다.
Advantages
- 저손실 탄젠트 (0.001—0.004) — 5GHz 이상에서 필수
- 온도 및 주파수에서 안정된 εr — 허용 오차가 엄격한 필터에 중요
- 낮은 수분 흡수율 — 안정적인 실외 및 공간 성능
- 임피던스 및 안테나 설계를 위해 여러 εr 값으로 사용 가능
Disadvantages
- FR4보다 5~10배 더 비쌉니다.
- 리드 타임 연장 — 특수 소재
- 에칭 및 가공이 더 어려워 제작자 수가 적음
- 일부 등급의 커넥터와 더 높은 열팽창 계수 (CTE) 불일치
When to use
마이크로파 및 mmWave PCB (5—77GHz+), 정밀 RF 필터, 위상 배열 안테나, 자동차 레이더 (77GHz), 위성 트랜시버 및 낮은 삽입 손실 또는 5GHz 이상의 안정적인 임피던스가 필요한 모든 애플리케이션에 Rogers를 사용하십시오.
Key Differences
- ▸로스 탄젠트: FR4 = 0.015—0.025, 로저스 RO4003 = 0.0027 — 거의 10배 낮음
- ▸FR4 εr은 주파수와 수분에 따라 달라집니다. 로저스 εr은 0.5% 미만까지 안정적입니다.
- ▸FR4 비용: ~1~2달러/인², 로저스: ~10~20달러/인² — 5—10배 프리미엄
- ▸FR4는 최대 2—4GHz까지 수용 가능, 로저스는 5GHz ~ 77GHz 이상을 사용했습니다.
- ▸대부분의 설계는 RF 적층 계층 (하이브리드 적층) 에만 Rogers와 함께 FR4를 사용합니다.
Summary
2.4GHz 미만의 모든 제품에 FR4를 사용하고 멀티레이어 RF 보드의 디지털 레이어에 사용하십시오.손실, εr 안정성 또는 주파수가 필요한 경우 (일반적으로 5GHz 이상) 로저스 (또는 동급 제품: Isola, Taconic, PTFE) 로 전환하십시오.하이브리드 스택업 (FR4+ Rogers) 은 필요한 경우 RF 성능을 달성하면서 비용을 절감하기 위해 혼합 RF/디지털 설계에서 흔히 사용됩니다.
Frequently Asked Questions
2.4GHz WiFi에 어떤 로저스 자료를 사용해야 하나요?
FR4는 2.4GHz 와이파이에 충분합니다.매우 낮은 삽입 손실, 높은 Q 공진기 또는 엄격한 임피던스 허용 오차가 필요한 경우를 제외하고 일반적으로 5GHz 미만에서는 Rogers가 필요하지 않습니다.FR4에서 업그레이드할 때 일반적으로 로저스 RO4003C (εr = 3.55, tan δ= 0.0027) 을 사용하는 것이 좋습니다.
FR4와 로저스를 하나의 PCB에 혼합할 수 있습니까?
예. 하이브리드 스택업은 Rogers 고주파 레이어와 FR4 디지털 레이어를 결합합니다.Rogers 계층은 RF 라우팅을 처리하고, FR4는 전력, 접지 및 디지털 신호를 처리합니다.이를 통해 필요한 RF 성능을 달성하는 동시에 비용을 절감할 수 있습니다.스택업은 재료의 CTE와 일치하도록 신중하게 설계해야 합니다.
FR4의 유전 상수는 얼마입니까?
FR4 εr ≈ 1메가헤르츠 기준 4.2—4.4, 주파수 분산으로 인해 10GHz에서 ~3.8—4.1로 떨어짐.또한 직조된 유리 직물은 국소적인 εr 변동을 일으킵니다.제어식 임피던스 설계의 경우 대부분의 제조사는 4.2 ± 0.2를 사용합니다.이것을 로저스 RO4003C: 10GHz에서 εr = 3.55 ± 0.05와 비교해 보십시오.
77GHz 자동차 레이더에는 어떤 재료가 사용됩니까?
77GHz 자동차 레이더 PCB는 로저스 RO3003 (εr = 3.0, tan δ= 0.001) 또는 이와 유사한 초저손실 재료를 사용합니다.77GHz (공기 중 ω ≈ 2mm) 에서의 엄격한 파장 허용 오차는 0.5% 미만의 εr 안정성과 매우 낮은 손실을 필요로 합니다.일부 설계에서는 유연성을 위해 액정 폴리머 (LCP) 를 사용합니다.