一、引言
在5G通信、毫米波雷达、卫星通信等高频应用场景中，传统FR4材料因介电损耗大、介电常数稳定性差等问题逐渐无法满足需求。而纯高频板材（如Rogers系列）的高成本又限制了其大规模应用。因此，采用Rogers RO4350B/RO4450B与FR4组合的混压板技术，成为平衡性能与成本的主流解决方案。本文将深入分析该混压板的设计要点、材料特性及工艺挑战。
二、核心材料特性对比
- Rogers RO4350B/RO4450B高频材料
- 介电性能：
- RO4350B：εr=3.48±0.05@10GHz，tanδ=0.0037@10GHz
- RO4450B：εr=3.54±0.05@10GHz，tanδ=0.004@10GHz
两者在毫米波频段（24-77GHz）仍能保持稳定的介电常数和极低损耗。
- 结构特性：
采用碳氢树脂+陶瓷填料体系，热膨胀系数（CTE）与铜箔接近（X/Y轴CTE≈12ppm/℃），Z轴CTE≈32ppm/℃。
- 介电性能：
- FR4材料
- 介电性能：
标准FR4的εr=4.3-4.8@1GHz，tanδ=0.015-0.025，随频率升高性能急剧恶化（10GHz时tanδ可能>0.03）。 - 成本优势：
价格仅为Rogers板材的1/5-1/3，适合用于非关键信号层。
- 介电性能：
三、混压板设计优势
- 性能-成本平衡
- 高频信号层使用RO4350B/RO4450B（如天线馈线、滤波器走线），电源/接地层采用FR4，可降低30%-50%成本。
- 典型案例：6层混压板（Top/Bottom：RO4350B；Inner：FR4）在24GHz雷达模块中较全Rogers板节省40%材料费。
- 混合层压结构设计
- 阻抗匹配：需考虑不同材料的εr差异。例如：
- RO4350B微带线50Ω阻抗线宽≈0.4mm（1oz铜厚，εr=3.48）
- FR4同阻抗线宽≈0.25mm（εr=4.5）
过渡区需通过渐变线宽或电磁仿真优化。
- 层间对准：因CTE差异（FR4的X/Y轴CTE≈16ppm/℃），需采用对称叠层设计（如”FR4-RO4350B-FR4″三明治结构）抑制翘曲。
- 阻抗匹配：需考虑不同材料的εr差异。例如：
四、关键工艺挑战与解决方案
- 压合工艺
- 温度曲线优化：
RO4350B固化温度≈220°C，而FR4的Tg通常为130-180°C。需采用分段升温（如120°C→170°C→220°C阶梯式）避免FR4分层。 - 粘结片选择：
推荐使用Rogers 2929粘结片（εr=2.94，tanδ=0.003），其流动性与两种材料兼容性较好。
- 温度曲线优化：
- 钻孔与孔金属化
- 孔壁质量：
FR4树脂残留易导致孔壁粗糙，需增加等离子清洗（Plasma Desmear）处理时间（较纯Rogers板延长30%）。 - 沉铜一致性：
因材料吸水性差异（FR4吸水率>0.1%，RO4350B<0.02%），需在沉铜前进行150°C/2h烘板除湿。
- 孔壁质量：
- 散热设计
- RO4350B热导率（0.69W/mK）优于FR4（0.3W/mK），高热耗器件应布局在高频材料区域。
- 实测数据：混压板中RO4350B区域的温升比FR4区域低15-20%（10W功率耗散时）。
五、典型应用案例
- 5G基站AAU板
- 架构：8层混压（Top/Bottom：RO4450B；L2/L7：RO4350B；Inner：FR4）
- 性能：28GHz频段插损<0.2dB/cm，成本较全Rogers方案降低35%。
- 汽车77GHz雷达板
- 采用”3+3″结构（3层RO4350B+3层FR4），通过盲埋孔实现短距离互联，雷达波束偏转误差<0.5°。
六、未来发展趋势
- 低损耗FR4的替代：
如松下MEGTRON6（tanδ=0.002@10GHz）与Rogers混压，可进一步提升性价比。 - 局部混压技术：
仅在关键走线区域嵌入RO4350B块状材料（类似”镶嵌式”设计），材料利用率提升50%以上。
七、结论
Rogers RO4350B/RO4450B与FR4混压板通过精准的材料搭配和工艺控制，实现了高频性能与经济性的最佳平衡。随着5G-A/6G技术演进，该技术将继续向更高集成度、更优成本控制方向发展。
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