Los materiales Rogers se han convertido en una de las familias de laminados más utilizadas en aplicaciones de radiofrecuencia, microondas, aeroespaciales y de comunicaciones de alta frecuencia. Aunque el FR4 sigue siendo la opción predominante en la electrónica general, muchos diseños que funcionan a frecuencias más altas requieren un control más estricto de las propiedades dieléctricas y una menor pérdida de señal de la que pueden ofrecer los materiales convencionales a base de epoxi.
Para los ingenieros que trabajan con antenas, amplificadores de radiofrecuencia, sistemas de radar, comunicaciones por satélite o hardware de redes avanzado, los materiales de Rogers suelen figurar entre las primeras opciones que se barajan durante el desarrollo del apilado.
Tabla de contenidos
¿Qué es el material para placas de circuito impreso de Rogers?
Rogers es una gama de materiales laminados de alto rendimiento desarrollados específicamente para aplicaciones en las que el rendimiento eléctrico es fundamental.
A diferencia del FR4 estándar, que utiliza principalmente sistemas de resina epoxi, los materiales Rogers se formulan a partir de sistemas dieléctricos avanzados a base de cerámica de hidrocarburos o PTFE, diseñados para ofrecer:
- Menor pérdida dieléctrica
- Constante dieléctrica más estable
- Rendimiento mejorado en las frecuencias altas
- Mayor uniformidad de la impedancia
Estas características hacen que los laminados de Rogers sean especialmente adecuados para circuitos de radiofrecuencia y microondas.
Tal y como se ha comentado en Selección de materiales para placas de circuito impreso de alta frecuencia, el rendimiento dieléctrico cobra cada vez más importancia a medida que aumentan las frecuencias de funcionamiento.
Por qué los ingenieros eligen los materiales de Rogers
La principal ventaja de los materiales de Rogers es su estabilidad eléctrica.
En los circuitos de alta frecuencia, las pequeñas variaciones en las propiedades dieléctricas pueden afectar directamente a:
- Integridad de la señal
- Pérdida de inserción
- Estabilidad de fase
- Rendimiento de la antena
- Características del filtro
En comparación con el FR4 convencional, los materiales Rogers ofrecen una atenuación de la señal significativamente menor y un comportamiento eléctrico más predecible.
Esto cobra especial importancia en aplicaciones en las que los requisitos de rendimiento dejan poco margen para la variación.
Familias de materiales habituales de Rogers
A lo largo de los años, Rogers ha lanzado al mercado varias gamas de laminados destinadas a diferentes aplicaciones.
Rogers 4350B
El Rogers 4350B es uno de los materiales de radiofrecuencia más utilizados en la fabricación de placas de circuito impreso.
Entre sus características típicas se incluyen:
- Dk ≈ 3,48
- Df ≈ 0,0037
- Buena estabilidad dimensional
- Excelente compatibilidad con los procesos
Las aplicaciones incluyen:
- Módulos RF
- Estaciones base
- Amplificadores de potencia
- Sistemas de antenas
Dado que se puede procesar mediante métodos de fabricación similares a los del FR4, el Rogers 4350B sigue siendo muy popular entre los fabricantes de placas de circuito impreso.
Un artículo de comparación específico que aborda Rogers 4350B frente a Rogers 4003C Analizaremos estas diferencias con mayor detalle.
Rogers 4003C
El Rogers 4003C es otro laminado cerámico de hidrocarburos muy utilizado.
Las ventajas incluyen:
- Baja pérdida dieléctrica
- Constante dieléctrica estable
- Coste competitivo de los materiales
- Rendimiento fiable en la fabricación
Se utiliza con frecuencia en productos comerciales de radiofrecuencia y en sistemas de comunicación.
Rogers 5880
El Rogers 5880 se basa en la tecnología del PTFE y ofrece una pérdida dieléctrica extremadamente baja.
Las aplicaciones típicas son:
- Sistemas aeroespaciales
- Electrónica militar
- Comunicaciones por satélite
- Plataformas de radar avanzadas
Entre los materiales de Rogers, el 5880 suele ser el elegido cuando el objetivo principal es maximizar el rendimiento de RF.
Rogers frente a FR4
Una de las preguntas más habituales en ingeniería es si el material de Rogers es realmente necesario.
La respuesta depende de los requisitos de la aplicación.
| Propiedad | FR4 | Rogers |
|---|---|---|
| Estabilidad dieléctrica | moderado | Excelente |
| Pérdida de señal | Más alto | Baja |
| Rendimiento de RF | Limitado | Excelente |
| Coste del material | Baja | Más alto |
| Complejidad del proceso | Simple | moderado |
En el ámbito de la electrónica general, el FR4 sigue siendo una opción práctica y económica.
Los lectores que no estén familiarizados con los conceptos básicos del FR4 pueden consultar Explicación del material FR4 para placas de circuito impreso.
Sin embargo, cuando la pérdida de señal o la uniformidad de la impedancia se convierten en factores críticos, los materiales de Rogers suelen ofrecer ventajas cuantificables.
Materiales de Rogers y rendimiento de Dk/Df
Una de las razones por las que los materiales de Rogers se utilizan ampliamente en los sistemas de radiofrecuencia es su rendimiento eléctrico.
En comparación con los valores típicos del FR4:
| Material | Dk | Df |
| FR4 estándar | 4.2-4.8 | 0.015-0.025 |
| FR4 de alto TG | 4.1–4.7 | 0,012–0,020 |
| Rogers 4350B | 3.48 | 0.0037 |
| Rogers 4003C | 3.55 | 0.0027 |
Tal y como se explica en Valores de Dk y Df en materiales de PCB, unos valores de Df más bajos reducen directamente la pérdida de inserción y mejoran el rendimiento de la transmisión de la señal.
Esta diferencia se hace cada vez más evidente a frecuencias de microondas.
Aplicaciones de los materiales para placas de circuito impreso de Rogers
Infraestructura inalámbrica
Los laminados Rogers se utilizan ampliamente en:
- Estaciones base de telefonía móvil
- Sistemas de enlace de microondas
- Equipos de redes inalámbricas
Circuitos de antena
Las propiedades dieléctricas estables contribuyen a mejorar la eficiencia y la uniformidad de la antena.
Las aplicaciones incluyen:
- Antenas 5G
- Módulos GNSS
- Productos de comunicación inalámbrica
Sistemas de radar
Los materiales de baja pérdida ayudan a mantener la calidad de la señal en aplicaciones de radar en las que el rendimiento depende en gran medida del comportamiento dieléctrico.
Electrónica aeroespacial
Los productos aeroespaciales y de defensa suelen recurrir a los materiales de Rogers para:
- Cargas útiles de satélites
- Sistemas de navegación
- Equipos de comunicación
Equipos de ensayo y medición
Las pruebas de RF de precisión suelen requerir laminados con características eléctricas altamente predecibles.
Apilamientos Rogers e híbridos
No todos los proyectos requieren que se fabrique una placa de circuito impreso completa con material Rogers.
Muchos diseños utilizan estructuras híbridas que combinan:
- Laminados Rogers
- Núcleos de FR4
- Preimpregnados estándar
Este planteamiento ofrece varias ventajas:
- Menor coste de los materiales
- Fabricación más sencilla
- Mejora de la rentabilidad general
Las estructuras híbridas son habituales en los productos de radiofrecuencia, en los que solo determinadas capas de señal requieren materiales de alta calidad.
Consideraciones sobre la fabricación
Aunque los materiales de Rogers suelen poder fabricarse mediante procesos convencionales de fabricación de placas de circuito impreso, existen diferencias importantes en comparación con el FR4.
Entre los factores que requieren atención se incluyen:
Manipulación de materiales
Algunos laminados Rogers son más blandos que el FR4 y requieren un manejo cuidadoso durante su fabricación.
Perfiles de laminación
Los distintos sistemas de resina pueden requerir parámetros de laminación modificados.
Rendimiento de perforación
Es posible que sea necesario ajustar la selección de herramientas y las condiciones de taladrado en función de la familia de laminados.
Diseño de apilamiento
La selección adecuada de los materiales debe coordinarse con la construcción del núcleo y del prepreg.
Los ingenieros que se dedican al diseño de placas multicapa pueden encontrar útil consultar Materiales para el núcleo y prepreg de placas de circuito impreso a la hora de planificar la disposición de capas en sistemas híbridos.
¿Es Rogers siempre la mejor opción?
No necesariamente.
Muchos sistemas digitales modernos de alta velocidad utilizan materiales de baja pérdida que ofrecen un rendimiento suficiente sin necesidad de laminados de RF.
Aplicaciones como:
- Servidores de IA
- Conmutadores para centros de datos
- Equipos de redes empresariales
suelen utilizar materiales avanzados de baja pérdida en lugar de los productos tradicionales de Rogers.
Tal y como se ha comentado en Explicación de los materiales para placas de circuito impreso de baja pérdida, la selección de materiales debe basarse en los requisitos eléctricos reales, en lugar de limitarse a elegir la opción de mayor rendimiento disponible.
Preguntas más frecuentes
R: Los materiales de Rogers se utilizan habitualmente en aplicaciones de radiofrecuencia, microondas, aeroespaciales, de radar, de antenas y de comunicaciones de alta frecuencia.
R: En cuanto al rendimiento a altas frecuencias, Rogers suele ofrecer menores pérdidas y una mayor estabilidad dieléctrica. Para aplicaciones electrónicas generales, el FR4 suele ser más rentable.
R: Los sistemas dieléctricos avanzados y las especificaciones de rendimiento eléctrico más estrictas contribuyen a que los costes de los materiales sean más elevados.
R: Sí. Las estructuras híbridas que combinan Rogers y FR4 se utilizan ampliamente para equilibrar el rendimiento y el coste.
R: El Rogers 4350B es uno de los materiales que más se suelen especificar debido a su combinación de rendimiento en radiofrecuencia y compatibilidad con los procesos de fabricación.