電子設備已然變成人們日常生活的必需品，幫助人們進行溝通、記住預約和跟蹤財務狀況等等，這要求支持這些設備的印刷電路板 (PCB) 必須能夠傳送各種信號。隨著更寬帶寬的需求，信號的工作頻率變得越來越高。同時，隨著應用需求的不斷提高，伴隨新型材料組合的探索和應用，PCB材料已可實現更高頻率的電路設計和應用。我們對電路復合材料的深入研究，了解在許多不同環境條件下的電氣和機械特性，并了解電路材料的不同成分如何協同工作，可以簡化為特定應用尋找最佳電路材料的過程。
聚四氟乙烯 (PTFE) 是諸多高頻 PCB 的重要成分之一。它是一種由碳和氟形成的熱塑性含氟聚合物，具有高分子量和低摩擦系數。它在微波至毫米波頻段均具有優異的介電性能，并在各種不同的陸地、海洋和空間的應用中都具有高可靠性。高頻PTFE的PCB的組成不僅包括PTFE樹脂，還有其他關鍵材料共同復合而成，以滿足各種應用所需的電氣、機械特性和最佳性能。由于不同頻率下波長不同，設計也存在一定的差異，應用于這些不同頻段和場景下對電路復合材料的要求也不盡相同。
PTFE 材料的介電性能優于許多其他材料，具有高介電強度和低介電常數 (Dk)。固態 PTFE 的 Dk 約為 2.0，損耗正切或損耗因子 (Df) 極低，約為0.0003，具有良好的機械特性和化學惰性，以及高熱膨脹系數 (CTE)特性。盡管有這些優良特性，PTFE 往往還需要跟其他材料一起共同構成復合材料用于高頻電路。通?？梢杂镁幙棽ＡР蓟蛱沾刹牧显鰪?，用以提高機械穩定性，和增強PTFE的熱性能。當用于 PCB電路時，往往希望將介電PTFE復合材料的CTE與銅導體匹配，以便介質和銅以相同比例膨脹和收縮。
羅杰斯通過將PTFE與不同材料添加劑相結合，為電路設計師、電子制造商和電子最終用戶提供了各種優異的介電常數的PTFE材料，同時每種復合材料組合都具有出色的電氣性能和可靠性。無論是將PTFE與玻璃材料，還是陶瓷或其他填料相結合，羅杰斯的PTFE電路材料都能提供電氣和機械特性最為廣泛的選擇，從而滿足在整個頻譜（甚至在遠超110 GHz 的毫米波頻率范圍）中電子技術的不斷發展。
對于羅杰斯的電路材料，無論具體哪種型號材料，電路設計師和制造人員都可信賴 Dk 等關鍵參數的準確性和精度。通過遵循經過驗證的行業測試方法（如IPC-TM-650 2.5.5.5c，表征材料在10 GHz時的厚度方向或z軸方向的Dk），確保使用材料的用戶能夠獲得準確表示產品的特性參數，如Dk和其他參數值。材料的一些參數也提供公差值（例如Dk），從而提供材料一致性的特征。此外，所有電路材料的“設計Dk”值也是可以獲得的，特別是當在某具體商業電路設計軟件中的輸入電路材料參數時，電路設計師可考慮電路制造工藝導致的任何材料特性變化。
不同的材料組合
電路層壓板是各種材料組成的集合，包括如PTFE樹脂等基礎材料和各種附加材料。添加的附加材料有助于微調所得復合材料的電氣特性和機械特性，以及某些關鍵參數如Dk，從而滿足電路設計師、制造商和應用的需求。例如，在羅杰斯 RO3000®系列材料系列中，通過添加陶瓷填料，有時也使用玻璃布增強材料，來提高PTFE的初始低Dk。雖然添加的附加材料可使一系列材料具有多種Dk 值選擇（從低至3到略高于10），但這些材料的Dk值的容差仍都得到了嚴格控制。通過這些添加的材料，PTFE的優勢在電氣一致性和機械強度方面得到了增強，并且Dk值的嚴格公差也令人相當印象深刻。
例如，羅杰斯 RO3003™層壓板的具有低Dk值，在 10 GHz下測定的材料z軸方向的過程Dk值為3.00。該材料的Dk公差也非常小，僅有±0.04，這也表明在用 PTFE和其他材料成分制造該材料的工藝控制方面令人印象深刻。就RO3003材料而言，主要添加的填料是陶瓷，這會導致Dk略高于純PTFE的標稱Dk。為了進一步獲得更高的機械強度，羅杰斯 RO3203™ 層壓板中不僅添加了陶瓷填料，還添加了玻璃布增強材料，在10 GHz時過程Dk略微增加至3.02，但同樣保持了相同的嚴格的Dk ±0.04公差控制。
Dk值越高，在相同工作頻率的電路特性就越小型化。RO3000層壓線的系列中可以通過PTFE與陶瓷填料和玻璃布增強材料的不同混合比，支持提供的Dk值高達10。例如，RO3035™層壓板通過向PTFE添加陶瓷填料，將Dk提高到3.50，同時保持Dk公差為±0.05。通過向PTFE添加更多比例的陶瓷填料或不同類型的陶瓷填料，RO3006™層壓板將過程Dk值提高到6.15，同時Dk公差仍保持在±0.15。還可通過玻璃布進一步增強機械強度，提供保持與RO3006相同的Dk值和Dk公差的 RO3206™層壓板。RO3010™層壓板增加了PTFE復合材料的陶瓷填料成分，實現材料的過程Dk為10.20，Dk公差為±0.30。它也可以用玻璃布增強并提供10.20的相同過程Dk，只是Dk公差稍差，為±0.50，即是RO3210™ 層壓板。嚴格控制每種復合材料的材料比例，即使Dk值增加，Dk公差也會始終保持很小。在各種情況下，包括基礎PTFE材料在內的不同材料的質量對于在如此嚴格的公差范圍內實現復合Dk值至關重要。
對于更傾向Dk值盡可能接近PTFE本體Dk值（約 2）的用戶，羅杰斯 RT/duroid® 5000 射頻電路材料就是一個非常好的選擇，其中包括過程Dk值為2.33的 RT/duroid® 5870 層壓板和過程Dk為2.20的 RT/duroid® 5880 層壓板。兩種材料的Dk值均保持在±0.02的驚人嚴格公差范圍內。這些基于PTFE的電路層壓板采用具有不同隨機玻璃纖維含量的復合材料，從而實現不同的Dk值。
正如這些電路材料示例所示，層壓板的成分對其性能影響很大，它也會影響制造PCB時電路材料的加工方式。雖然RT/duroid 5870和5880層壓板可提供接近純PTFE的Dk值，并在高頻率下能夠提供出色的電氣性能，但它們對電路制造加工工藝要求較高，特別是對比使用成本 FR-4 電路材料的加工時。相比而言，基于PTFE的RO3000電路復合材料更適合大批量的電路制造工藝。
當然，PTFE只是構成用于高頻電路層壓板的現代電路材料復合材料配方的幾種基材之一。聚苯醚如PPE或PPO等熱固性材料，環氧樹脂體系材料，以及含有陶瓷填料的碳氫化合物等材料也很常用。作為最早的高頻熱固性電路材料之一，羅杰斯的RO4003C™層壓板是一種適合大批量電路制造工藝的碳氫化合物基材料。其標稱的過程Dk值為3.38，Dk公差為±0.05。憑借良好的電鍍通孔可靠性，該材料已被證明非常適合通過FR-4的加工工藝來生產高層數PCB板。
RO4003C層壓板是 RO4000®系列碳氫化合物電路材料的一員，采用陶瓷填料和玻璃布增強，Dk值從3.25至6.15。最低Dk值屬于 RO4830™電路層壓板，采用了碳氫化合物和陶瓷材料并選用了特殊開纖編織玻璃布。RO4350B™層壓板也采用玻璃布和陶瓷填料，其Dk略高，為3.48。兩種材料的Dk值均保持在±0.05的公差范圍內。RO4360G2™層壓板的Dk值約是上述材料的兩倍，即6.15，它也是將碳氫化合物、陶瓷填料和玻璃布等相結合，保持了±0.15的Dk公差。這些熱固性材料在高溫環境中仍具有非常高的可靠性，并可兼容FR-4的PCB加工工藝過程，特別是對于多層電路尤為如此。
隨著頻譜的使用范圍擴展到毫米波，汽車安全系統、5G 通信網絡以及不久將結合地面和衛星鏈路的6G網絡等應用，對高性能、高頻電路材料的需求持續增長。此處介紹的電路材料示例展示了不同的材料體系如何在材料特性、易加工性、電氣性能和可靠性方面的差異。正如這些示例所示，新的材料和混合物總能創造出提高性能、成本和可靠性的可能，羅杰斯公司不斷尋求不同的材料組合，旨在創造更好的未來電子材料。
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