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仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

5G商用速度正在加快,相對4G,5G由于采用更高的頻率,對射頻微波PCB材料的低損耗、高集成、高一致性,易加工提出了新的技術需求。羅杰斯作為全球特殊材料的領導者,提供的射頻微波板料可以滿足高頻、高集成,復雜天饋及收發(fā)信機系統(tǒng)的設計需求……

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

根據(jù)全球各大運營商的公開時間表,5G的商用時間可能會進一步加快。據(jù)了解,在2018年的韓國冬奧會上,韓國運營商就會提前提供5G服務。美國的Verizon也已搶先確定5G頻段,2020年日本的東京奧運會也會提供5G業(yè)務,因此5G的商用速度可能提前。

由于5G將采用更高的頻率,從過去的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新的技術趨勢。在日前由羅杰斯及其獨家板材分銷商世強聯(lián)合主辦的“2016羅杰斯亞洲先進互聯(lián)解決方案天線研討會”上,羅杰斯先進互聯(lián)解決方案事業(yè)部副總裁JeffGrudzien對國際電子商情記者表示,頻率不斷升高的過程中對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)目和復雜度要遠遠高于4G的有源天線系統(tǒng),所以對于提高天線集成度,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4G對于材料的導熱率也提出了更高的要求。

對于5G來說除了功率提升以及設備小型化之外,另一個挑戰(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崧手档陌宀纳嫌懈嗟难芯?因為頻率的上升,所選的板材會比較的薄。如何在非常薄的材料上做出高導熱率值也是一個挑戰(zhàn)。”JeffGrudzien同時表示,對于4.5G來說,隨著4G在天線中加入越來越多的頻段,基站的鐵塔上已經(jīng)布置非常多的天線,天線設計變得越來越復雜。因為功率提升,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有限的空間內(nèi)。這種情況下多層PCB板開始替代過去的電纜滿足復雜天線設計需求。

JeffGrudzien表示,羅杰斯獨有的熱固型樹脂可以滿足以上提到的高頻、多頻,復雜天線系統(tǒng)的需求。在射頻領域,羅杰斯占有很大的市場份額。2014年,羅杰斯收購了天線領域的優(yōu)秀廠商雅龍,將其天線產(chǎn)品線進行了更大擴展。現(xiàn)在已經(jīng)形成了熱固熱塑兩大系列的天線板材,將在不同應用領域為客戶提供更多選擇。

PTFE材料與羅杰斯的碳氫化合物材料相比,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,所以在多層板設計中,具有局限性。但是羅杰斯通過不斷研究和改進,通過添加合適填充材料,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行多層板混壓。舉一個例子,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)。這相對于早期基于聚四氟乙烯(PTFE)的熱塑性線路板材料是一個大的改進。另一方面,與熱塑性材料相比,羅杰斯碳氫化合物材料的加工與FR4十分相似,RO4835TM層壓板的金屬化過孔可以使用標準的加工工藝來完成,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,如果選用Lopro銅箔,也能達到與PTFE材料可比的損耗值,兼具性能優(yōu)和加工易兩大優(yōu)勢。

“羅杰斯的技術優(yōu)勢還在于積累了大量的測試和質(zhì)量控制經(jīng)驗。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在全球不同的地點都能生產(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候不必擔心,我們會提供本土化的支持?！盝effGrudzien表示,羅杰斯的獨特價值在于不僅容易的加工生成多層板,多種材料同時還有輕便、低插損、低互調(diào)的優(yōu)勢?！拔覀兊腞O3003TM已經(jīng)在77GHz的汽車雷達(汽車射頻傳感器)得到了廣泛的應用。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用。”

物聯(lián)網(wǎng)通常由兩部分組成,一部分是基站,一部分是終端設備?！傲_杰斯的產(chǎn)品已經(jīng)在基站基礎設施中廣泛應用。從終端設備來講,汽車里面,我們已經(jīng)有很多應用實例,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積累和應用經(jīng)驗,羅杰斯的板材可以進一步降低MIMO和有源天線系統(tǒng)的成本,使它們更廣泛地運用到5G領域,以提升數(shù)據(jù)通訊的容量?！盝effGrudzien表示,目前中國市場在羅杰斯的全球業(yè)務中已經(jīng)占到了50% 以上?！拔覀儫峁绦蜆渲匿N售額比全球所有的特氟龍板材(PTFE)加起來還要多。我們有足夠的涂覆線和壓合線,可以滿足全球的市場需求?！盝effGrudzien認為,過去5年中國市場發(fā)生了巨大變化,以往歐美設計、中國生產(chǎn)的模式逐漸轉變?yōu)楦嗟脑谥袊就猎O計。為了應對亞洲市場新增的客戶需求,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,我們各個產(chǎn)品線都有較短的交貨周期。

“我們這個事業(yè)部的主要產(chǎn)品是板材,或者叫覆銅基板(PCB材料)。我們在電子領域為工程師提供互聯(lián)解決方案。”JeffGrudzien表示,羅杰斯已經(jīng)有180多年的歷史,從1960年就開始進入航天領域做板材。整個羅杰斯公司有三個事業(yè)部,作為工程材料的全球領導者,產(chǎn)品主要應用于清潔能源、互聯(lián)網(wǎng)絡、先進交通以及其他需要苛刻穩(wěn)定性的科技領域。包括應用于高效電機驅動、汽車電氣化和可再生能源的電力電子解決方案;在移動設備、機車內(nèi)飾、工業(yè)設備和功能性服裝中具有密封、振動管理和抗沖擊保護作用的的高彈體材料解決方案,以及用于無線基礎設施、汽車安全及雷達系統(tǒng)的先進互聯(lián)解決方案。

“我們所在的ACS部門過去曾經(jīng)叫微波事業(yè)部,然后又改成先進線路板材料事業(yè)部,現(xiàn)在叫先進互聯(lián)解決方案事業(yè)部。原來我們只是提供材料,現(xiàn)在我們進一步為客戶提供滿足其需求的互聯(lián)解決方案。”羅杰斯作為領先的材料解決方案供應商,正不斷努力,持續(xù)創(chuàng)新,為各行各業(yè)提供具有競爭力的高性能材料解決方案。先進互聯(lián)解決方案事業(yè)部正幫助客戶實現(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。

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