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PCB資訊

PCB資訊 - 高頻高速電路板的應用與特性

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高頻高速電路板的應用與特性
2022-08-15
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Author:電路板      分享文章

覆銅板行業處於整個PCB產業鏈的中間位置,為PCB產業提供原材料。 覆銅板是將電子玻璃纖維布或其他增强材料用樹脂粘合劑浸漬、乾燥、切割、堆垛成坯,單面或兩面覆以銅箔並熱壓而成的板狀材料。主要用於製作印刷電路板(PCB),對PCB起到互連、絕緣和支撐作用。 產業鏈上游為電解銅箔、木漿紙、玻纖布、樹脂等原材料,下游為PCB線路板,終端行業為航空航太、汽車、家電、通訊、電腦等.


19年5G初步商用,芯材、高頻覆銅板等產品,上游原材料與傳統覆銅板基本相似。 被下游PCB廠商生產為適用於高頻環境的高頻電路板後,應用於基站天線模組和功率放大器。 模組等設備部件最終廣泛應用於通信基站(天線、功率放大器、低雜訊放大器、濾波器等)、汽車輔助系統、航太科技、衛星通信、衛星電視、軍用雷達等高頻領域通信領域。


5G高頻科技對電路提出了更高的要求。 工作頻率在1GHz以上的射頻電路一般稱為高頻電路。 在移動通信從2G到3G、4G的過程中,通信頻段從800MHz發展到2.5GHz。 5G時代,通信頻段將進一步提升。 PCB板將在5G射頻方面配備天線元件、濾波器和其他元件。 根據工信部要求,預計5G早期部署將使用3.5GHz頻段,4G頻段主要在2GHz左右。 一般將30-300GHz頻段內波長為1-10毫米的電磁波稱為毫米波。


當5G大規模商用時,毫米波科技保證了更好的效能:極寬的頻寬,28GHz頻段的可用頻譜頻寬可達1GHz,60GHz頻段每個通道的可用訊號頻寬可達2GHz。 對應的天線解析度高,抗干擾效能好,可實現小型化。 大氣中的傳播衰减更快,可實現近距離安全通信。

為了滿足高頻高速的需求,以及應對毫米波穿透力差、衰减快的問題,5G通信設備對PCB效能有以下三個要求:

1.傳輸損耗低。 

2.傳輸延遲低。 

3.高特性阻抗精密控制。

有兩種方法可以提高PCB的頻率。 一是PCB的加工工藝要求更高,二是採用高頻覆銅板——滿足高頻應用環境的基板材料稱為高頻覆銅板。

衡量高頻覆銅板材料效能的主要有介電常數(Dk)和介電損耗因數(Df)兩個名額。 Dk和Df越小,越穩定,高頻高速基板的效能越好。 另外,在射頻板方面,PCB板面積更大,層數更多,需要更高的耐熱性(Tg,高溫模量保持率)和更嚴格的基板厚度公差。

常見的電路板高頻高速材料主要有幾種:碳氫樹脂、聚四氟乙烯、LCP液晶高聚物、PPE/PPO等。

高頻高速電路板

高頻高速電路板

碳氫樹脂

烴類樹脂是指聚烯烴均聚物或共聚物,包括丁二烯苯乙烯共聚物、丁二烯均聚物、苯乙烯均聚物、苯乙烯/二乙烯基苯共聚物、苯乙烯-丁二烯-二乙烯基苯共聚物等。

優异的介電效能:Dk≈2.4/Df≈0.0002

較高的耐熱性

耐化學性好,附著力差


聚四氟乙烯柔性膜

聚四氟乙烯樹脂的熔融溫度和熔體粘度都比較高。 常見的商業形式是樹脂分散體、樹脂懸浮體和樹脂粉末。 常見的加工方法有模壓/車削、浸漬/模壓、擠出/模壓等,由於聚四氟乙烯線膨脹係數大、導熱係數低等缺點,需要對其進行增强改性。 改性膜產品通常y有:聚四氟乙烯+陶瓷、聚四氟乙烯+玻璃纖維布、聚四氟乙烯+陶瓷+玻璃纖維布


LCP液晶高聚物

液晶高聚物,簡稱LCP。 它是1980年代初開發的一種新型高性能特種工程塑料。

根據形成條件的不同,液晶可分為受熱熔融的熱致液晶和溶劑溶解的溶致液晶。

這種物質在被溶劑加熱熔化或溶解後,將失去固體宏觀尺寸、形狀、硬度、剛性等性質,在外觀上獲得液態物質的流動性,同時保持結晶物質的取向和有序性。. 從而在物理形態上形成各向異性,形成兼具液態流動性和結晶分子有序排列的過渡態。 這種中間形式變成液晶狀態。


從分子設計的角度來看,商用LCP主要有以下三種類型:

一是聚苯環剛性分子單體的共聚。

二是在分子結構中引入萘環。

三是在分子鏈中使用脂肪族鏈段。

根據不同的分子結構,不同類型的LCP具有不同的熔點。 一般來說,它們的耐熱性是Ⅰ型>Ⅱ型>Ⅲ型。


PPE/PPO

聚苯醚是1960年代開發的高强度工程塑料。 其化學名稱為聚2,6-二甲基-1,4-苯醚,簡稱PPO(Polyphenylene Oxide)或PPE(Polyphenene ether),又稱聚苯醚或聚苯醚。

兩個甲基阻斷了酚基兩個鄰比特的活性位點,使其剛性上升, 穩定性上升, 耐熱性和耐化學性上升。

醚鍵新增了柔韌性,但使耐熱性變差。


兩個甲基是疏水的非極性基團,降低了PPO大分子的吸水性和極性,阻斷了酚基的兩個活性點,使PPO分子結構中沒有可水解的基團,具有良好的耐水性和吸濕性。 良好的效能、尺寸穩定性和電絕緣性。 大量剛性苯酚基芳環,分子鏈的剛性和分子鏈之間的作用力使分子鏈難以內旋,導致其熔點上升、 熔體粘度上升、 流動性下降、 加工困難。