Аэрокосмический CuClad 250: Ламинат из PTFE с перекрестным скрещиванием с выбросом газов NASA и 0,0017 Df для фазовых радаров

Характер продукции

Что такое CuClad 250?
CuClad 250 — это тканый композитный ламинат из стекловолокна и ПТФЭ, производимый Rogers Corporation. Он имеет диапазон диэлектрической проницаемости от 2,40 до 2,55 на частоте 10 ГГц, коэффициент рассеяния 0,0017 на частоте 10 ГГц и уникальную конструкцию с перекрестными слоями, в которой чередующиеся слои стекловолокна ориентированы под углом 90° друг к другу. Это обеспечивает настоящую электрическую и механическую изотропию в плоскости XY — особенность, не имеющую аналогов среди других тканых или нетканых ламинатов из ПТФЭ. Благодаря более высокому соотношению стекловолокно/ПТФЭ CuClad 250 обеспечивает механические свойства, приближающиеся к свойствам обычных подложек, что делает его идеальным для фильтров, ответвителей, малошумящих усилителей и антенн с фазированной решеткой.

 

 

Ключевые выводы (краткий обзор)

 

Дк (10 ГГц): от 2,40 до 2,55

 

Коэффициент рассеивания: 0,0017 при 10 ГГц

 

КТР (X/Y/Z): 18/19/177 частей на миллион/°C (от 0°C до 100°C)

 

Теплопроводность: 0,25 Вт/(м·К)

 

Поглощение влаги: 0,03%

 

Прочность на отслаивание: 14 фунтов/дюйм (после термического стресса)

 

Воспламеняемость: соответствует UL 94 V-0.

 

НАСА Дегазация: TML 0,01%, CVCM 0,00%, WVR 0,00%

 

Ключевое отличие: конструкция из переплетенного стекловолокна обеспечивает истинную изотропию XY, что критически важно для антенн с фазированной решеткой.

 

 

1. Почему стоит выбрать CuClad 250? – Обоснование выбора материала

Для инженеров, проектирующих высокочастотные схемы, выбор материала влияет не только на электрические характеристики, но также на механическую стабильность и технологичность. CuClad 250 отвечает этим требованиям благодаря четырем ключевым преимуществам:

 

Истинная изотропия XY – преимущество перекрестной складки: ламинаты CuClad имеют перекрестную складку, то есть чередующиеся слои слоев стекловолокна с покрытием ориентированы под углом 90° друг к другу. Это обеспечивает настоящую электрическую и механическую изотропию в плоскости XY — особенность, уникальную для ламинатов CuClad. Никакой другой тканый или нетканый ламинат из ПТФЭ, армированный стекловолокном, не может похвастаться этим. Конструкторы обнаружили, что такая степень изотропии имеет решающее значение в некоторых приложениях с фазированными антенными решетками.

 

Превосходная стабильность размеров: благодаря более высокому соотношению стекловолокно/ПТФЭ CuClad 250 обеспечивает механические свойства, приближающиеся к свойствам обычных подложек. Лучшая стабильность размеров и меньшее тепловое расширение во всех направлениях являются существенными преимуществами, особенно для конструкций, требующих точной совмещения и обработки мелких деталей.

 

Постоянная диэлектрическая проницаемость: точный контроль соотношения ПТФЭ и стекловолокна позволяет Rogers предлагать более широкий выбор диэлектрических проницаемостей и производить ламинат с лучшей однородностью диэлектрической проницаемости, чем сопоставимые ламинаты из нетканого материала, армированные стекловолокном.

 

Надежность аэрокосмического уровня: благодаря значениям газовыделения НАСА (TML 0,01%, CVCM 0,00%, WVR 0,00%) и соответствию UL 94 V-0, CuClad 250 соответствует строгим требованиям для космических аппаратов и авионики. Для применений с критическими эксплуатационными характеристиками продукты CuClad могут иметь класс испытаний «LX», при котором каждый лист тестируется индивидуально, а протокол испытаний выдается вместе с заказом.

 

 

2. Свойства ламината CuClad 250

В таблице ниже собраны все электрические, механические, термические и физические характеристики CuClad 250, указанные в официальном техническом описании. Все значения представляют собой типичные измеренные данные и предназначены для помощи в выборе материала.

Свойство	Метод испытания	Состояние	КуКлад 250
Диэлектрическая проницаемость @ 10 ГГц	МПК ТМ-650 2.5.5.5	C23/50	2,40–2,55
Диэлектрическая проницаемость при 1 МГц	МПК ТМ-650 2.5.5.3	C23/50	2,40–2,60
Коэффициент рассеяния при 10 ГГц	МПК ТМ-650 2.5.5.5	C23/50	0,0017
Термический коэффициент Er (ppm/°C)	МПК ТМ-650 2.5.5.5 Адаптированная	от -10°С до +140°С	-153
Сила отслаивания (фунты на дюйм)	МПК ТМ-650 2.4.8	После термического стресса	14
Объемное сопротивление (МОм-см)	МПК ТМ-650 2.5.17.1	С96/35/90	8,0 × 10⁹
Поверхностное сопротивление (МОм)	МПК ТМ-650 2.5.17.1	С96/35/90	1,5 × 10⁸
Сопротивление дуги (секунды)	АСТМ Д-495	Д48/50	>180
Модуль упругости (кфунт на квадратный дюйм)	АСТМ Д-638	А, 23°С	725, 572
Предел прочности (кфунтов на квадратный дюйм)	АСТМ Д-882	А, 23°С	26,0, 20,5
Модуль сжатия (kpsi)	АСТМ Д-695	А, 23°С	342
Модуль упругости при изгибе (kpsi)	АСТМ Д-790	А, 23°С	456
Диэлектрический пробой (кВ)	АСТМ Д-149	Д48/50	>45
Удельный вес (г/см³)	ASTM D-792, метод А	А, 23°С	2.31
Водопоглощение (%)	MIL-S-13949H 3.7.7/МПК ТМ-650 2.6.2.2	Е1/105 + Д24/23	0,03
Коэффициент теплового расширения – ось X (ppm/°C)	МПК ТМ-650 2.4.24/Меттлер 3000 ТМА	от 0°С до 100°С	18
Коэффициент теплового расширения — ось Y (ppm/°C)	МПК ТМ-650 2.4.24/Меттлер 3000 ТМА	от 0°С до 100°С	19
Коэффициент теплового расширения — ось Z (ppm/°C)	МПК ТМ-650 2.4.24/Меттлер 3000 ТМА	от 0°С до 100°С	177
Теплопроводность	АСТМ Е-1225	100°С	0,25
Дегазация – общая потеря массы (TML) (%)	НАСА SP-R-0022A	125°C, ≤10⁻⁶ Торр	0,01
Дегазация – CVCM (%)	НАСА SP-R-0022A	125°C, ≤10⁻⁶ Торр	0
Дегазация – возвращение водяного пара (WVR) (%)	НАСА SP-R-0022A	125°C, ≤10⁻⁶ Торр	0
Дегазация – видимый конденсат (±)	НАСА SP-R-0022A	125°C, ≤10⁻⁶ Торр	НЕТ
Воспламеняемость	UL 94 Вертикальное горение / IPC TM-650 2.3.10	С48/23/50, Е24/125	Соответствует требованиям UL94-V0

 

 

 

3. Стабильность частоты CuClad 250

CuClad 250 демонстрирует превосходную стабильность диэлектрической проницаемости по частоте, что подтверждается измерениями в свободном пространстве и в полости круглого резонатора. Эта характеристика демонстрирует присущую ламинатам Rogers надежность во всем ЭМ-спектре, упрощая окончательный процесс проектирования при работе на разных частотах. Стабильность диэлектрической проницаемости обеспечивает легкий переход к проектированию и масштабируемость конструкции, что является значительным преимуществом для инженеров, разрабатывающих многополосные или широкополосные системы.

 

 

Зависимость коэффициента рассеяния от частоты для CuClad 250:

Примечание. Коэффициент рассеяния остается исключительно низким во всем диапазоне частот, лишь незначительно увеличиваясь на более высоких частотах, что подтверждает пригодность CuClad 250 для широкополосных приложений и приложений миллиметрового диапазона.

 

 

4. Доступность материалов

 

Медная обшивка:

Стандарт: 1/2 унции, 1 унции или 2 унции электроосажденной меди с обеих сторон.

 

Опционально: доступны другие медные грузы и рулонная медная фольга.

 

Варианты с металлической основой: приклеены к заземляющим пластинам из тяжелого металла (алюминиевых, латунных или медных пластин) для встроенного теплоотвода и механической поддержки.

 

 

Стандартные размеры панели:

Размер мастер-листа: 36 × 36 дюймов в конфигурации с перекрестными слоями.

 

Другие размеры доступны по запросу

 

 

Информация для заказа:
При заказе CuClad 250 укажите:

Диэлектрическая проницаемость

Толщина

Облицовка (вес и тип меди)

Размер панели

Любые особые соображения (например, класс тестирования «LX»)

 

 

 

5. Практический пример проектирования печатной платы – от спецификации к реальности

Чтобы проиллюстрировать, как CuClad 250 работает в реальных условиях, приведем пример двухслойной платы с конечной толщиной 0,4 мм.

 

 

Технические характеристики конструкции печатной платы

Параметр	Спецификация
Базовый материал	Роджерс CuClad 250
Количество слоев	2
Размеры платы	48,6 × 76,9 мм (±0,15 мм)
Толщина готовой доски	0,4 мм
Стек печатной платы	Медь (35 мкм) / CuClad 250 Core (0,254 мм / 10 мил) / Медь (35 мкм)
Минимальный след/пространство	4 / 6 мил
Минимальный размер отверстия	0,3 мм
Слепые переходы	Никто
Готовая медная масса (внешние слои)	1 унция (35 мкм / 1,4 мил)
Через толщину покрытия	20 мкм
Поверхностная обработка	Погружение Золото (ENIG)
Топ Шелкография	Белый
Нижняя шелкография	Никто
Верхняя паяльная маска	Синий
Нижняя паяльная маска	Никто
Стандарт качества	МПК Класс-2
Тестирование	100% электрические испытания
Формат изображения	Гербер RS-274-X
Доступность	По всему миру

 

 

Инженерное обоснование ключевых характеристик:

Параметр	Обоснование
Выбор CuClad 250	Выбран из-за своей уникальной конструкции с перекрестными слоями, обеспечивающей истинную изотропию XY, постоянный Dk (2,40–2,55) и низкий Df (0,0017), что критически важно для фазочувствительных схем, таких как фильтры и соединители.
Толщина готовой продукции 0,4 мм	Достигнуто с использованием сердечника CuClad 250 толщиной 10 мил (0,254 мм); поддерживает компактные конструкции, сохраняя при этом механическую жесткость.
4/6 милов Трассировка/Пробел	Возможность создания мелких деталей, обеспечиваемая стабильностью размеров CuClad 250; поддерживает плотную маршрутизацию RF и DC.
Минимальный размер отверстия 0,3 мм	Возможность механического бурения; не требуется лазер или слепые переходные отверстия, что упрощает изготовление.
Вес меди 1 унция	Балансирует пропускную способность по току и возможность травления мелких деталей.
20 мкм через покрытие	Превышает минимум IPC класса 2; обеспечивает надежную надежность PTH.
Погружение Золото (ENIG)	Обеспечивает плоскую, устойчивую к окислению поверхность для пайки и соединения проводов.
Топ Шелкография (Белый)	Предоставляет ссылочные обозначения компонентов для сборки; Белый обеспечивает хороший контраст с синей паяльной маской.
Верхняя паяльная маска (синяя)	Защищает верхние цепи; вариант синего цвета по желанию клиента.
Нет нижней паяльной маски	Оставлен пустым для потенциального заземления или теплоотвода.
МПК Класс-2	Балансирует стоимость и надежность для коммерческих аэрокосмических и телекоммуникационных приложений.
100% электрические испытания	Обеспечивает импеданс, непрерывность и изоляцию перед отправкой.

 

 

Основные замечания по изготовлению CuClad 250:

 

Сверление: конструкция CuClad 250 из плетеного стекловолокна требует острых твердосплавных сверл с оптимизированной скоростью и скоростью отвода. Конструкция с перекрестными слоями обеспечивает сбалансированные механические свойства, способствует чистоте стенок отверстий и уменьшению образования заусенцев.

 

Подготовка поверхности: Для ENIG или других видов отделки применяются стандартные методы подготовки поверхности из ПТФЭ. Плазменная обработка (например, CF₄/O₂) рекомендуется для активации поверхности ПТФЭ и обеспечения прочной адгезии покрытия.

 

Стабильность размеров: более высокое соотношение стекловолокна/ПТФЭ и конструкция с перекрестными слоями обеспечивают превосходную стабильность размеров по сравнению с неткаными альтернативами, что приводит к более точному совмещению и более высокому выходу продукции, что особенно ценно для конструкций с компонентами с мелким шагом (16 площадок SMT) и плотными переходными полями.

 

 

6. Сравнительное позиционирование – чем выделяется CuClad 250

Азрелище	CuClad 250 (тканое стекло с поперечными слоями)	Нетканые ламинаты из ПТФЭ	Стандартный тканый ПТФЭ
XY-изотропия	Истинная изотропия – конструкция с перекрестными слоями	Ограниченный	Ограниченный
Стабильность размеров	Superior – более высокое соотношение стекла	Ниже	Хороший
ДК Единообразие	Превосходно – точный контроль ПТФЭ/стекла	Менее последовательный	Хороший
Диэлектрическая проницаемость	2,40–2,55	Переменная	Переменная
Фактор рассеивания	0,0017 @ 10 ГГц	Обычно выше	Сопоставимый
CTE-матч	Меньшее тепловое расширение во всех направлениях	Более высокое расширение по оси Z	Умеренный
Уникальная особенность	Поперечная конструкция (ориентация 90°)	Никто	Никто

 

Примечание. Конструкция CuClad 250 с поперечными слоями обеспечивает настоящую электрическую и механическую изотропию в плоскости XY — особенность, уникальную для ламинатов CuClad. Ни один другой тканый или нетканый ламинат на основе ПТФЭ, армированный стекловолокном, не может похвастаться такими требованиями.

 

7. Типичные области применения – где CuClad 250 сияет

Основываясь на наборе свойств и приведенном выше расчетном примере, CuClad 250 хорошо подходит для:

 

Радары: антенны с фазированной решеткой, наземные радары и бортовые радиолокационные системы.

 

Электронное противодействие (ECM): системы РЭБ (электронная борьба) и меры электронной поддержки (ESM).

 

Компоненты СВЧ: малошумящие усилители (МШУ), фильтры, соединители и делители мощности.

 

Спутниковая связь: космические и наземные системы связи.

 

Аэрокосмическая промышленность и авиация: навигационные системы, высотомеры и оборудование связи.

 

Антенны с фазированной решеткой: где истинная изотропия XY имеет решающее значение для согласованной фазовой и амплитудной характеристики всех элементов решетки.

 

 

Вопрос 1: В чем уникальность конструкции CuClad 250?
CuClad 250 имеет конструкцию с перекрестными слоями, в которой чередующиеся слои слоев стекловолокна с покрытием ориентированы под углом 90° друг к другу. Это обеспечивает истинную электрическую и механическую изотропию в плоскости XY — особенность, уникальная для ламинатов CuClad и критически важная для антенн с фазированной решеткой.

 

 

Вопрос 2: Каков диапазон диэлектрической проницаемости CuClad 250?
На частоте 10 ГГц Dk колеблется от 2,40 до 2,55. При частоте 1 МГц диапазон составляет от 2,40 до 2,60. Точный контроль соотношения ПТФЭ и стекловолокна обеспечивает превосходную однородность Dk.

 

 

В3: Подходит ли CuClad 250 для аэрокосмической/космической промышленности?
Да. Благодаря значениям газовыделения NASA (TML 0,01%, CVCM 0,00%, WVR 0,00%) и соответствию UL 94 V-0, CuClad 250 соответствует требованиям аэрокосмического уровня. Для критически важных применений доступен класс испытаний «LX», при котором каждый лист тестируется индивидуально, и вместе с заказом выдается протокол испытаний.

 

 

Вопрос 4: Как CuClad 250 работает на разных частотах?
CuClad 250 демонстрирует превосходную стабильность диэлектрической проницаемости по частоте. Коэффициент рассеяния остается исключительно низким, незначительно увеличиваясь от ~0,0017 на частоте 10 ГГц до ~0,0023 на частоте 30 ГГц, что подтверждает его пригодность для широкополосных приложений и приложений миллиметрового диапазона.

 

 

В5: Какие варианты меди и панели доступны?
CuClad 250 поставляется с электроосажденной медью толщиной 1/2 унции, 1 унции или 2 унции с обеих сторон. Доступны другие медные гири и рулонная медная фольга. Для отвода тепла также доступны варианты с металлической основой (алюминий, латунь или медь). Размер мастер-листа составляет 36 × 36 дюймов в поперечной конфигурации.

 

 

Вопрос 6: Какие виды обработки поверхности совместимы с CuClad 250?
Обычно используется иммерсионное золото (ENIG), как и в приведенном выше случае. Другие виды отделки, такие как иммерсионное серебро, ENEPIG или OSP, также совместимы при правильной подготовке поверхности (плазменной обработке) перед отделкой.

 

 

Вопрос 7. Гарантированы ли все значения в таблице свойств?
Предоставленные данные представляют собой типичные измеренные значения, призванные помочь в выборе материала. Они не представляют собой ограничений технических характеристик или гарантий. Свойства ламината Rogers могут различаться в зависимости от конструкции и применения.

 

 

Вопрос 8: Какова степень тестирования «LX»?
«LX» — это обозначение уровня тестирования для приложений с критически важной производительностью. Если указано, каждый лист тестируется индивидуально, и вместе с заказом выдается протокол испытаний. Продукты с обозначением «LX» стоят дороже, поскольку часть каждого листа используется в разрушающих испытаниях.

 

 

Заключение

CuClad 250 от Rogers Corporation представляет собой уникальное и привлекательное решение для инженеров, проектирующих высокочастотные схемы, которым требуется настоящая изотропия XY, постоянные диэлектрические свойства и превосходная стабильность размеров. Как показывает двухслойный корпус печатной платы (толщина 0,4 мм, расстояние между дорожками и интервалами 4/6 мил) и отделка иммерсионным золотом, CuClad 250 плавно интегрируется в стандартные рабочие процессы производства, обеспечивая при этом электрические характеристики, необходимые для радаров, микроволновых компонентов и антенн с фазированной решеткой. Благодаря своей поперечно-слоистой конструкции CuClad 250 обладает свойством, не имеющим себе равных среди других тканых или нетканых ламинатов из ПТФЭ: настоящая электрическая и механическая изотропия в плоскости XY. Для инженеров, которым нужен надежный и высокоэффективный материал для фазочувствительных схем и аэрокосмической техники, CuClad 250 — это проверенный на практике и заслуживающий доверия выбор.