5G, Radar, Satellitenkommunikation, WLAN 6E – Hochfrequenz-Anwendungen sind längst kein Nischenthema mehr. Aber hier kommt die unbequeme Wahrheit: Das falsche PCB-Material kann Ihr gesamtes HF-Design ruinieren. Nach hunderten von Hochfrequenz-Projekten bei WellPCB habe ich diese Top 10 der bewährtesten Materialien zusammengestellt – mit allen Vor- und Nachteilen, die Ihnen kein Datenblatt verrät.
Warum dieses Thema 2026 wichtiger ist denn je
Mit der Ausbreitung von 5G-Netzen, der zunehmenden Verbreitung von Automotive-Radar (77 GHz) und Satelliten-Internet arbeiten immer mehr Projekte im zweistelligen GHz-Bereich. Die Materialwahl entscheidet hier über Erfolg oder Misserfolg – buchstäblich.
Was macht ein Material "hochfrequenztauglich"?
Bevor wir in die Top 10 eintauchen, müssen wir verstehen, worauf es ankommt. Drei Parameter entscheiden über die HF-Tauglichkeit eines PCB-Materials:
Dielektrizitätskonstante (Dk)
Je niedriger und stabiler, desto besser. Beeinflusst die Signalgeschwindigkeit und Impedanzkontrolle.
Verlustfaktor (Df)
Der stille Killer. Je höher die Frequenz, desto mehr Signalenergie geht als Wärme verloren. Niedrig ist gold.
Dk-Stabilität
Das Dk sollte über Frequenz und Temperatur konstant bleiben. Sonst driften Ihre Schaltungen.
“Ich habe Ingenieure gesehen, die monatelang an HF-Problemen debuggen – nur um festzustellen, dass das Material schuld war. Bei Hochfrequenz gibt es keine Kompromisse beim Substrat.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Die Top 10 HF-Materialien im Überblick
| Rang | Material | Dk | Df (10 GHz) | Max. Frequenz | Kosten |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Rogers RO4003C | 3.38 | 0.0027 | 40+ GHz | €€€ |
| 2 | Rogers RO4350B | 3.48 | 0.0037 | 40+ GHz | €€€ |
| 3 | Taconic TLY-5 | 2.20 | 0.0009 | 77+ GHz | €€€€ |
| 4 | Isola Astra MT77 | 3.00 | 0.0017 | 77+ GHz | €€€€ |
| 5 | Rogers RT/duroid 5880 | 2.20 | 0.0009 | 77+ GHz | €€€€€ |
| 6 | Panasonic Megtron 6 | 3.40 | 0.0020 | 25+ GHz | €€€ |
| 7 | Isola I-Tera MT40 | 3.45 | 0.0031 | 20+ GHz | €€ |
| 8 | Nelco N4000-13 EP SI | 3.70 | 0.0080 | 10+ GHz | €€ |
| 9 | FR4 High-Speed | 4.20 | 0.0100 | 6-8 GHz | € |
| 10 | Ceramic-filled PTFE | 6.15 | 0.0019 | 40+ GHz | €€€ |
#1: Rogers RO4003C – Der Industriestandard
Wenn Sie mich nach meiner "Wenn-Sie-nur-ein-Material-wählen-könnten"-Empfehlung fragen:Rogers RO4003C. Es ist nicht das absolut beste HF-Material – aber es bietet die beste Balance aus Performance, Verarbeitbarkeit und Preis.
Warum RO4003C dominiert
- FR4-kompatible Verarbeitung: Keine Spezialausrüstung nötig – reduziert die Fertigungskosten erheblich
- Stabile Dk über Frequenz: ±0.05 Toleranz – das ist Benchmark
- Gute Wärmeleitfähigkeit: 0.71 W/mK – besser als PTFE-basierte Alternativen
- Breite Verfügbarkeit: Kurze Lieferzeiten, etablierte Supply Chain
Typische Anwendungen für RO4003C
- • 5G Basisstationen (Sub-6 GHz)
- • WLAN 6E Router und Access Points
- • GPS und Navigationssysteme
- • LTE/5G Smartphone-Antennen
- • Automotive Radar (24 GHz)
#2: Rogers RO4350B – Wenn UL V-0 sein muss
RO4350B ist im Grunde der "Bruder" von RO4003C mit einer wichtigen Ergänzung: Es erfüllt UL 94 V-0 Flammschutzanforderungen ohne zusätzliche Additive. Für viele Bestückungsprojekte in sicherheitskritischen Bereichen ist das entscheidend.
| Parameter | RO4003C | RO4350B | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| Dk @ 10 GHz | 3.38 | 3.48 | RO4003C leicht besser |
| Df @ 10 GHz | 0.0027 | 0.0037 | RO4003C ~27% besser |
| UL 94 | V-0 (mit Additiv) | V-0 (inherent) | RO4350B vorteilhaft |
| Preis | Referenz | ~5-10% höher | Minimal |
“Die Entscheidung zwischen RO4003C und RO4350B ist einfach: Brauchen Sie UL V-0? Dann RO4350B. Brauchen Sie es nicht? Dann RO4003C. Alles andere ist Overthinking.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
#3: Taconic TLY-5 – Der 77-GHz-Spezialist
Wenn Sie im Automotive-Radar-Bereich arbeiten (77 GHz), kommen Sie an PTFE-basierten Materialien nicht vorbei. Taconic TLY-5 bietet mit einem Df von nur 0.0009 die niedrigsten Verluste in dieser Klasse – entscheidend, wenn jedes dB zählt.
Herausforderungen bei PTFE
- Schwierige Verarbeitung: PTFE erfordert spezielle Ätz- und Bohrtechniken
- Dimensionsinstabilität: Hoher CTE kann zu Registrierungsproblemen führen
- Kupferhaftung: Spezielle Oberflächenbehandlung erforderlich
- Kosten: 3-5x teurer als Standard-HF-Materialien
Praxis-Tipp für 77-GHz-Designs
Bei 77 GHz ist die Oberflächenrauheit des Kupfers oft der limitierende Faktor – nicht das Substrat. Fordern Sie "Very Low Profile" (VLP) oder "Hyper VLP" Kupfer an. Die Mehrkosten amortisieren sich durch bessere Signalqualität.
#4: Isola Astra MT77 – Der Newcomer mit Potenzial
Isola hat mit dem Astra MT77 ein Material entwickelt, das die Verarbeitbarkeit von Rogers-Materialien mit der Performance von PTFE kombinieren soll. Mit einem Df von 0.0017 bei 10 GHz positioniert es sich zwischen den Welten – und das mit FR4-kompatibler Verarbeitung.
Warum Astra MT77 interessant ist
- • Thermoplastischer Aufbau – kein PTFE-typisches "Cold Flow"
- • Stabiles Dk bis 77 GHz dokumentiert
- • Gute Kupferhaftung ohne Spezialbehandlung
- • Konkurrenzfähiger Preis gegenüber Rogers
#5: Rogers RT/duroid 5880 – Der Klassiker für Extreme
Wenn Geld keine Rolle spielt und nur das Beste gut genug ist: RT/duroid 5880. Mit einem Dk von 2.20 und einem Df von 0.0009 ist es das Low-Loss-Material schlechthin. Luft- und Raumfahrt, Militär, Satellit – hier finden Sie dieses Material.
Typische RT/duroid 5880 Anwendungen
- Phased-Array-Antennen für Radar
- Satellitenkommunikation (Ka-Band, 26-40 GHz)
- Point-to-Point Microwave Links
- Collision-Avoidance-Systeme
“RT/duroid 5880 ist der Porsche unter den HF-Materialien. Fantastisch, wenn Sie ihn brauchen – aber übertrieben für den täglichen Pendelverkehr. Die meisten Projekte kommen mit dem 'Golf' – RO4003C – bestens zurecht.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
#6-7: Die Multi-Layer-Spezialisten
Für komplexe HDI-Designs mit vielen Lagen brauchen Sie Materialien, die sich gut laminieren lassen. Hier glänzen Panasonic Megtron 6 und Isola I-Tera MT40.
| Kriterium | Megtron 6 | I-Tera MT40 |
|---|---|---|
| Max. Lagen | 30+ | 20+ |
| Prepress-Handling | Exzellent | Sehr gut |
| CAF-Resistenz | Hoch | Mittel |
| Preis/Leistung | Premium | Budget-freundlich |
#8-9: Die Budget-Optionen
Nicht jedes HF-Projekt rechtfertigt teure Spezialmaterialien. Für Frequenzen bis 10 GHz können Sie mit Nelco N4000-13 EP SI oder sogarHigh-Speed FR4 auskommen.
Wann "Budget" ausreicht
- Sub-6-GHz-Anwendungen mit moderaten Verlusten
- Prototypen und Evaluierungsboards
- Hochvolumige Consumer-Produkte mit Kostendruck
- Digitale High-Speed-Signale (USB 3.x, PCIe)
Wichtiger Hinweis
"Budget" bedeutet nicht "minderwertig". Nelco N4000-13 EP SI ist ein hervorragendes Material für seinen Anwendungsbereich. Das Problem entsteht nur, wenn Sie es für Anwendungen einsetzen, für die es nicht konzipiert wurde.
#10: Ceramic-filled PTFE – Der Spezialist für hohe Dk
Manchmal brauchen Sie ein hohes Dk – etwa für kompakte Antennen oder dielektrische Resonatoren. Keramikgefülltes PTFE bietet Dk-Werte von 6 bis über 10 bei gleichzeitig niedrigen Verlusten. Es ist ein Nischenprodukt, aber in dieser Nische unschlagbar.
Entscheidungsmatrix: Welches Material für welche Frequenz?
| Frequenzbereich | 1. Wahl | Budget-Option | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| 1-6 GHz | RO4003C | FR4 High-Speed | WLAN, Bluetooth, Sub-6 5G |
| 6-20 GHz | RO4003C/RO4350B | I-Tera MT40 | Backhaul, Sat-IF, Radar |
| 20-40 GHz | Megtron 6 | Astra MT77 | 5G mmWave, Sat-Komm |
| 40-77+ GHz | TLY-5, RT/duroid 5880 | - | 77 GHz Radar, E-Band |
Hybrid-Stackups: Das Beste aus mehreren Welten
In der Realität verwenden viele Designs Hybrid-Stackups: HF-kritische Lagen aus Rogers oder PTFE, kombiniert mit FR4-Lagen für Logik und Power. Das spart Kosten, ohne die HF-Performance zu kompromittieren.
Best Practice für Hybrid-Stackups
Achten Sie auf den CTE-Match zwischen den Materialien. Rogers RO4000-Serie und FR4 haben ähnliche CTE-Werte (14-17 ppm/°C) und lassen sich gut kombinieren. PTFE-Materialien (CTE 30+ ppm/°C) erfordern spezielle Bonding-Folien.
“Ein gut designter Hybrid-Stackup kann 40-60% der Materialkosten sparen – bei identischer HF-Performance. Das erfordert Erfahrung im Design und einen Fertiger, der diese Stackups beherrscht. Bei WellPCB haben wir hunderte solcher Projekte realisiert.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Die häufigsten Fehler bei der HF-Materialwahl
Nach Jahren der Beratung sehe ich immer wieder die gleichen Fehler. Hier sind die Top 5:
- Überspezifizierung: Premium-Material für 2-GHz-Anwendungen, wo FR4 gereicht hätte. Kostet unnötig Geld und verlängert Lieferzeiten.
- Unterspezifizierung: FR4 für 10-GHz-Design – die Verluste fressen das Signal auf. Lesen Sie auch unseren Artikel über PCB-Design-Fehler.
- Dk-Toleranzen ignorieren: Die ±0.05 Toleranz bei Rogers bedeutet, dass Ihr Design diese Variation aushalten muss. Simulieren Sie Worst-Case.
- Feuchtigkeit unterschätzen: Viele HF-Materialien absorbieren Feuchtigkeit, was das Dk verändert. Fordern Sie Feuchtigkeitsdaten an.
- Kupferrauheit vergessen: Bei >20 GHz dominiert die Oberflächenrauheit des Kupfers oft die Verluste. Das Substrat allein ist nicht alles.
Fazit: Die richtige Wahl treffen
Die Wahl des HF-Materials ist keine Raketenwissenschaft – wenn Sie die Grundlagen verstehen. Hier meine finale Empfehlung:
Meine Entscheidungsregel
- 1. Bestimmen Sie Ihre maximale Betriebsfrequenz
- 2. Prüfen Sie, ob FR4 High-Speed ausreicht (bis 6-8 GHz möglich)
- 3. Wenn nicht: RO4003C/RO4350B als ersten Versuch
- 4. Nur bei >40 GHz oder extremen Verlustvorgaben: PTFE-basierte Materialien
- 5. Prototyp bauen und messen – Simulation allein reicht bei HF nicht
Haben Sie ein Hochfrequenz-Projekt und sind unsicher beim Material? Unsere Ingenieure bei WellPCB beraten Sie gerne – von der Materialauswahl bis zumPrototypen und der Serienproduktion.
Nächste Schritte
Schicken Sie uns Ihre Spezifikationen – wir empfehlen das optimale Material und erstellen ein kostenloses Angebot. Unsere Lieferzeit für HF-Prototypen: ab 5 Werktagen.
Jetzt Angebot anfordern
