PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材

2017-02-18 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

5G商用速度正在加快,相對(duì)4G,5G由于采用更高的頻率,對(duì)射頻微波PCB材料的低損耗、高集成、高一致性,易加工提出了新的技術(shù)需求。羅杰斯作為全球特殊材料的領(lǐng)導(dǎo)者,提供的射頻微波板料可以滿足高頻、高集成,復(fù)雜天饋及收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求……

PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)圖片1

圖題:羅杰斯先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部副總裁Jeff Grudzien

根據(jù)全球各大運(yùn)營(yíng)商的公開時(shí)間表,5G的商用時(shí)間可能會(huì)進(jìn)一步加快。據(jù)了解,在2018年的韓國(guó)冬奧會(huì)上,韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商就會(huì)提前提供5G服務(wù)。美國(guó)的Verizon也已搶先確定5G頻段,2020年日本的東京奧運(yùn)會(huì)也會(huì)提供5G業(yè)務(wù),因此5G的商用速度可能提前。

PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材機(jī)械設(shè)計(jì)圖片2

由于5G將采用更高的頻率,從過(guò)去的3Ghz以下逐漸上升為6GHz及微波頻段,這將給天線射頻材料帶來(lái)新的技術(shù)趨勢(shì)。在日前由羅杰斯及其獨(dú)家板材分銷商世強(qiáng)聯(lián)合主辦的“2016羅杰斯亞洲先進(jìn)互聯(lián)解決方案天線研討會(huì)”上,羅杰斯先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部副總裁JeffGrudzien對(duì)國(guó)際電子商情記者表示,頻率不斷升高的過(guò)程中對(duì)板材損耗提出了更高的要求。在高頻率下如何做到更低損耗成為5G天線板材的一大挑戰(zhàn)。此外,由于5GMiMO天線數(shù)目和復(fù)雜度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G的有源天線系統(tǒng),所以對(duì)于提高天線集成度,降低裝配難度提出了更高的要求。另外由于需要在更小的尺寸上集成一定功率,5G相對(duì)4G對(duì)于材料的導(dǎo)熱率也提出了更高的要求。

對(duì)于5G來(lái)說(shuō)除了功率提升以及設(shè)備小型化之外,另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何在更小的空間布局內(nèi)完成散熱的功能?！拔覀児驹诟邔?dǎo)熱率值的板材上有更多的研究,因?yàn)轭l率的上升,所選的板材會(huì)比較的薄。如何在非常薄的材料上做出高導(dǎo)熱率值也是一個(gè)挑戰(zhàn)。”JeffGrudzien同時(shí)表示,對(duì)于4.5G來(lái)說(shuō),隨著4G在天線中加入越來(lái)越多的頻段,基站的鐵塔上已經(jīng)布置非常多的天線,天線設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜。因?yàn)楣β侍嵘?工程師希望把有源電路放到天線系統(tǒng)里,形成有源天線系統(tǒng),這就需要將更多的部件放在一個(gè)有限的空間內(nèi)。這種情況下多層PCB板開始替代過(guò)去的電纜滿足復(fù)雜天線設(shè)計(jì)需求。

JeffGrudzien表示,羅杰斯獨(dú)有的熱固型樹脂可以滿足以上提到的高頻、多頻,復(fù)雜天線系統(tǒng)的需求。在射頻領(lǐng)域,羅杰斯占有很大的市場(chǎng)份額。2014年,羅杰斯收購(gòu)了天線領(lǐng)域的優(yōu)秀廠商雅龍,將其天線產(chǎn)品線進(jìn)行了更大擴(kuò)展。現(xiàn)在已經(jīng)形成了熱固熱塑兩大系列的天線板材,將在不同應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁└噙x擇。

PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材機(jī)械設(shè)計(jì)圖片3

PTFE材料與羅杰斯的碳?xì)浠衔锊牧舷啾?通常具有較小的介質(zhì)損耗。并且,PTFE的抗老化性能也更優(yōu)。但由于材料本身較軟,并且隨溫度膨脹較大,所以在多層板設(shè)計(jì)中,具有局限性。但是羅杰斯通過(guò)不斷研究和改進(jìn),通過(guò)添加合適填充材料,提高了PTFE材料的硬度和改善了尺寸的漲縮,使得PTFE材料也能可靠的與PTFE材料或熱固型材料進(jìn)行多層板混壓。舉一個(gè)例子,RO3000TM系列線路板材料是熱塑性陶瓷填充聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合材料,介電常數(shù)(Dk)值范圍可從3.0到10.2。作為熱塑性材料,它的電氣性能不隨時(shí)間變化,不易受高溫影響,并且隨溫度變化也非常小具有較低的介電常數(shù)溫度系數(shù)(TCDk)。這相對(duì)于早期基于聚四氟乙烯(PTFE)的熱塑性線路板材料是一個(gè)大的改進(jìn)。另一方面,與熱塑性材料相比,羅杰斯碳?xì)浠衔锊牧系募庸づcFR4十分相似,RO4835TM層壓板的金屬化過(guò)孔可以使用標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝來(lái)完成,該材料Z軸31ppm /℃的膨脹系數(shù)(CTE),基本上與銅的膨脹系數(shù)(CTE)17ppm/℃接近。同時(shí),如果選用Lopro銅箔,也能達(dá)到與PTFE材料可比的損耗值,兼具性能優(yōu)和加工易兩大優(yōu)勢(shì)。

“羅杰斯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)還在于積累了大量的測(cè)試和質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)。我們的一致性非常高,有非常廣泛的產(chǎn)品選擇。我們的質(zhì)量控制體系能使我們?cè)谌虿煌牡攸c(diǎn)都能生產(chǎn)出品質(zhì)和一致性非常高的產(chǎn)品。所以大家在使用板材的時(shí)候不必?fù)?dān)心,我們會(huì)提供本土化的支持?！盝effGrudzien表示,羅杰斯的獨(dú)特價(jià)值在于不僅容易的加工生成多層板,多種材料同時(shí)還有輕便、低插損、低互調(diào)的優(yōu)勢(shì)。“我們的RO3003TM已經(jīng)在77GHz的汽車?yán)走_(dá)(汽車射頻傳感器)得到了廣泛的應(yīng)用。這表明了我們的產(chǎn)品已經(jīng)可以批量用于很高頻率的應(yīng)用?！?

PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材機(jī)械設(shè)計(jì)圖片4

物聯(lián)網(wǎng)通常由兩部分組成,一部分是基站,一部分是終端設(shè)備。“羅杰斯的產(chǎn)品已經(jīng)在基站基礎(chǔ)設(shè)施中廣泛應(yīng)用。從終端設(shè)備來(lái)講,汽車?yán)锩?我們已經(jīng)有很多應(yīng)用實(shí)例,比如多種汽車天線,DSRC(專用短距離車間通訊)。羅杰斯有多年的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),羅杰斯的板材可以進(jìn)一步降低MIMO和有源天線系統(tǒng)的成本,使它們更廣泛地運(yùn)用到5G領(lǐng)域,以提升數(shù)據(jù)通訊的容量。”JeffGrudzien表示,目前中國(guó)市場(chǎng)在羅杰斯的全球業(yè)務(wù)中已經(jīng)占到了50% 以上。“我們熱固型樹脂的銷售額比全球所有的特氟龍板材(PTFE)加起來(lái)還要多。我們有足夠的涂覆線和壓合線,可以滿足全球的市場(chǎng)需求?！盝effGrudzien認(rèn)為,過(guò)去5年中國(guó)市場(chǎng)發(fā)生了巨大變化,以往歐美設(shè)計(jì)、中國(guó)生產(chǎn)的模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟脑谥袊?guó)本土設(shè)計(jì)。為了應(yīng)對(duì)亞洲市場(chǎng)新增的客戶需求,羅杰斯在蘇州建有兩大工廠,并采用數(shù)據(jù)分析控制生產(chǎn)的全程運(yùn)作,提高了板材的生產(chǎn)效率,能夠滿足客戶的供貨需求,且近期還將執(zhí)行TS-16949管理體系以更好滿足汽車行業(yè)的要求。由于充足的產(chǎn)能,我們各個(gè)產(chǎn)品線都有較短的交貨周期。

“我們這個(gè)事業(yè)部的主要產(chǎn)品是板材,或者叫覆銅基板(PCB材料)。我們?cè)陔娮宇I(lǐng)域?yàn)楣こ處熖峁┗ヂ?lián)解決方案。”JeffGrudzien表示,羅杰斯已經(jīng)有180多年的歷史,從1960年就開始進(jìn)入航天領(lǐng)域做板材。整個(gè)羅杰斯公司有三個(gè)事業(yè)部,作為工程材料的全球領(lǐng)導(dǎo)者,產(chǎn)品主要應(yīng)用于清潔能源、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)交通以及其他需要苛刻穩(wěn)定性的科技領(lǐng)域。包括應(yīng)用于高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽車電氣化和可再生能源的電力電子解決方案;在移動(dòng)設(shè)備、機(jī)車內(nèi)飾、工業(yè)設(shè)備和功能性服裝中具有密封、振動(dòng)管理和抗沖擊保護(hù)作用的的高彈體材料解決方案,以及用于無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施、汽車安全及雷達(dá)系統(tǒng)的先進(jìn)互聯(lián)解決方案。

“我們所在的ACS部門過(guò)去曾經(jīng)叫微波事業(yè)部,然后又改成先進(jìn)線路板材料事業(yè)部,現(xiàn)在叫先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部。原來(lái)我們只是提供材料,現(xiàn)在我們進(jìn)一步為客戶提供滿足其需求的互聯(lián)解決方案?！绷_杰斯作為領(lǐng)先的材料解決方案供應(yīng)商,正不斷努力,持續(xù)創(chuàng)新,為各行各業(yè)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的高性能材料解決方案。先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部正幫助客戶實(shí)現(xiàn)更低損耗、更易加工、更高一致性及更高集成度的互聯(lián)解決方案,助力5G商用騰飛。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才