隨著5G通信的發(fā)展和建設(shè),電子設(shè)備行業(yè)對高頻高速板的需求越來越大。由于使用環(huán)境不同,高頻板和高速板有很多共同的特點(diǎn),也有一些區(qū)別。本文結(jié)合高頻高速板的使用環(huán)境和板材樹脂體系,闡述了高頻板和高速板各自的特點(diǎn),并對高頻板和高速板的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。
一、5G網(wǎng)絡(luò)對高頻高速板塊的需求5G,第五代移動(dòng)通信。蜂窩移動(dòng)通信從模擬通信(1G)發(fā)展到現(xiàn)在流行的LTE(4G),經(jīng)歷了四次升級。 2012年以來,5G網(wǎng)絡(luò)的研究和測試進(jìn)展迅速。過去,從1G到4G,主要場景是人與人之間的網(wǎng)絡(luò)通信,而5G網(wǎng)絡(luò)將滿足萬物互聯(lián),開啟新一輪信息網(wǎng)絡(luò)革命。 5G通信產(chǎn)業(yè)鏈主要包括以下五個(gè)重要環(huán)節(jié):
(1)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)(初步技術(shù)研究和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃);
(2) 無線主要設(shè)備(核心網(wǎng)、基站天線、射頻器件、光器件/光模塊、小基站等,無線配套、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化環(huán)節(jié)開始部署);
(3)傳輸設(shè)備(無線設(shè)備之后需要有線傳輸鏈接,其次是光纖光纜、系統(tǒng)集成、IT支持、增值服務(wù)等);
(4)終端設(shè)備(芯片與終端匹配);
(5) 運(yùn)營商。除了以上五個(gè)重要環(huán)節(jié),[敏感詞]兩個(gè)環(huán)節(jié)也很重要:
(6) PCB/CCL產(chǎn)業(yè)鏈(用于基站射頻、基帶處理單元、IDC和核心網(wǎng)路由器等);
(7) 介質(zhì)波導(dǎo)濾波器(基站射頻)。在5G建設(shè)過程中,不同行業(yè)產(chǎn)品工作使用的頻帶不同,進(jìn)而導(dǎo)致不同行業(yè)不同產(chǎn)品對高頻高速板材的要求不同。可見,5G網(wǎng)絡(luò)是多頻段微波的綜合應(yīng)用。因此,不同行業(yè)的產(chǎn)品選擇高速板和高頻板會(huì)有所不同。
二、高頻高速板的特點(diǎn)2.1 材料的介電常數(shù)Dk和介質(zhì)損耗Df說到高頻高速板,難免要講兩個(gè)概念“介電常數(shù)-Dk”和“介電損耗-Df”。用于高速數(shù)字化信號傳輸?shù)腜CB介質(zhì)層,不僅起到導(dǎo)體之間的絕緣層的作用,更重要的是它起著“特性阻抗”的作用,還影響信號傳輸速度、信號衰減和發(fā)熱。 .介質(zhì)損耗(Df)的大小表示信號傳輸?shù)乃p程度。這種信號傳輸?shù)乃p往往是產(chǎn)生熱量而消耗。隨著高頻高速數(shù)字信號傳輸,信號衰減和熱耗必然隨著高頻化高速數(shù)字化的信號傳輸而迅速增加。對于高頻化和高速數(shù)字化信號傳輸來說,介質(zhì)損耗(Df)越小越好。在高速產(chǎn)品和高頻產(chǎn)品的發(fā)展過程中,都是要求板材的介電常數(shù)(Dk)和介質(zhì)損耗(Df)向更小的方向發(fā)展。但高頻產(chǎn)品和高速產(chǎn)品對板材的需求仍存在一定差異。2.2 高速材料特性高速產(chǎn)品更注重板材的介電損耗(Df)。
市場上常用的高速材料的等級也是根據(jù)介電損耗(Df)的大小來劃分的。不同的基板材料根據(jù)基板的介電損耗分為常規(guī)損耗、中損耗、低損耗、極低損耗、超低損耗。 )五個(gè)傳輸信號損耗對應(yīng)等級。2.3 高頻材料特性與高速材料相比,高頻材料更注重材料介電常數(shù)(Dk)的大小和變化。高頻產(chǎn)品對材料介電常數(shù) (Dk) 的變化非常敏感。因此,高頻材料的重點(diǎn)是介電常數(shù)(Dk)的穩(wěn)定性,以及材料介質(zhì)厚度、材料的溫漂系數(shù)以及材料的頻閃性能。業(yè)界對于高頻材料并沒有明確的分類標(biāo)準(zhǔn),但是很多
PCB廠家
根據(jù)材料的介電常數(shù)(Dk)粗略地對高頻板進(jìn)行分類。具有相同介電常數(shù) (Dk) 的材料被認(rèn)為是相似的,可以相互替代。在高頻材料領(lǐng)域也有一種慣用的劃分方式,即將材料分為聚四氟乙烯材料和非聚四氟乙烯材料。這與高頻產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)。當(dāng)前的射頻領(lǐng)域可以分為兩部分。一是頻率在6GHZ以下常用的頻率有3.5GHZ、2.7GHZ、1.8GHZ。主要產(chǎn)品為功率放大器,天線校準(zhǔn)器,陣子等產(chǎn)品。另一部分是20GHZ以上毫米波領(lǐng)域常用的頻率有24GHZ、66GHZ、77GHZ,主要產(chǎn)品為雷達(dá)產(chǎn)品。這主要是因?yàn)殡S著頻率的增加,非聚四氟乙烯產(chǎn)品的頻閃效應(yīng)、介電損耗對信號傳輸?shù)挠绊懠眲≡黾?,而聚四氟乙烯材料具有更好的性能特性?br/>
三、高頻高速板發(fā)展前景
傳統(tǒng)覆銅板材料傳輸損耗大,無法滿足高頻信號傳輸質(zhì)量的要求。因此,5G通信使用的PCB基板材料重要的性能是滿足高頻高速的要求,以及一體化、小型化、輕量化、多功能和高可靠性的要求。特別是樹脂材料要求低介電常數(shù)(Dk)、低介質(zhì)損耗(Df)、低熱膨脹系數(shù)(CTE)和高導(dǎo)熱系數(shù)。目前,以聚四氟乙烯(PTFE)熱塑性材料和碳?xì)錁渲≒CH)類熱固性材料為代表的硬質(zhì)覆銅板,因其無與倫比的低介電性能占據(jù)了高頻/高速PCB基板的絕大部分市場。近年來,聚苯醚(PPO或PPE)、雙馬來酰亞胺(BMI)、氰酸酯(CE)、三嗪樹脂(BT)、苯并噁嗪(BOZ)和苯并環(huán)丁烯(BCB)及相關(guān)改性等新型樹脂材料的高頻/高速PCB基板。聚苯醚(PPO或PPE),介電性能僅次于PTFE,是近年來備受業(yè)界關(guān)注的材料另外,PPO材料的可加工性比PTFE材料好很多,所以目前高速板中的極低損耗(Very Low Loss)和超低損耗(Ultra Low Loss)多采用改性PPO樹脂,如作為松下 M6, M7N,聯(lián)茂的IT968、IT988GSE。高頻板材的樹脂體系主要以聚四氟乙烯(PTFE)熱塑性材料和碳?xì)錁渲≒CH)為主。雖然可以獲得極低的介電損耗(Df)和穩(wěn)定的介電常數(shù)(Dk),但材料可加工性差不適合高多層板,更不適合
HDI板
的加工產(chǎn)品。隨著5G通信的發(fā)展,高頻產(chǎn)品的PCB復(fù)雜度也越來越高(傳統(tǒng)高頻PCB以單雙面為主,多層板的發(fā)展甚至有HDI設(shè)計(jì)要求)近年來,材料開發(fā)商也采用 PPO 樹脂來制作高頻板。在保證板子具有極低的介電損耗(Df)和穩(wěn)定的介電常數(shù)(Dk)的同時(shí),以獲得良好的PCB加工性。例如,聯(lián)茂推出的IT-88GMW、IT-8300GA、IT-8350G、IT-8338G、IT-8615G等高頻板材就是采用了改性PPO樹脂和碳?xì)錁渲幕旌象w系。在滿足高頻信號傳輸要求的同時(shí),材料的可加工性大大增強(qiáng)。一方面5G通信向更高速、更高頻發(fā)展,必然要求材料介電損耗(Df)和介電常數(shù)(Dk)向更小的方向發(fā)展;另一方面,5G產(chǎn)品要求小型化和更多的統(tǒng)一化相應(yīng)PCB必然向高多層甚至HDI方向發(fā)展,這就要求材料具有良好的可加工性。目前無論是從高頻材料還是高速材料來看,使用聚苯醚(PPO或PPE)樹脂都是一個(gè)很好的發(fā)展方向。