Новости PCB - Применение и характеристики высокочастотных и высокоскоростных печатных плат

Производство ламинатов находится в центре всей цепочки производства печатных плат, обеспечивая производство печатных плат сырьем. Ламинаты изготавливаются из электронной стеклоткани или других армирующих материалов, пропитанных полимерным связующим, высушиваются, разрезаются, укладываются в заготовки, покрываются медной фольгой с одной или обеих сторон и горячим прессованием формуются в пластинчатый материал. Он в основном используется при производстве печатных плат (ПХД) и играет роль соединения, изоляции и опоры для печатных плат. В верхней части производственной цепочки находится фольга из электролитической меди, бумага из древесной массы, стеклоткань, смолы и другое сырье, в нижней части - печатные платы, терминалы для авиации, аэрокосмической промышленности, автомобилестроения, бытовой техники, средств связи, компьютеров и т.д....

За 19 лет первоначальная коммерциализация технологий 5G, основных материалов, высокочастотных ламинатов и других продуктов, исходного сырья и традиционных ламинатов в основном стала схожей. После выпуска производителями печатных плат в качестве высокочастотных печатных плат, подходящих для высокочастотных сред, они применяются в антенных модулях базовых станций и усилителях мощности. Модули и другие компоненты оборудования, в конечном счете, широко используются в областях высокочастотной связи, таких как базовые станции (антенны, усилители мощности, усилители с низким уровнем шума, фильтры и т.д.), автомобильные вспомогательные системы, аэрокосмическая техника, спутниковая связь, спутниковое телевидение, военные радары и другие области высокочастотной связи.

Высокочастотная технология 5G предъявляет более высокие требования к цепям. Радиочастотные цепи с рабочей частотой выше 1 ГГц обычно называются высокочастотными цепями. В процессе перехода мобильной связи с 2G на 3G и 4G диапазон частот связи расширился с 800 МГц до 2,5 ГГц. В эпоху 5G диапазон частот связи будет расширен еще больше. Печатные платы будут оснащены антенными компонентами, фильтрами и другими компонентами для 5G RF. В соответствии с требованиями MIIT, ожидается, что при раннем развертывании 5G будет использоваться диапазон частот 3,5 ГГц, в то время как диапазон частот 4G в основном составляет около 2 ГГц. Электромагнитные волны с длиной волны 1-10 мм в диапазоне 30-300 ГГц обычно называются миллиметровыми волнами.

Когда 5G станет массово доступен на рынке, технология миллиметровых волн гарантирует более высокую производительность: чрезвычайно широкую полосу пропускания, до 1 ГГц полезного спектра в диапазоне 28 ГГц и до 2 ГГц полезной полосы пропускания сигнала на канал в диапазоне 60 ГГц. Соответствующие антенны обладают высоким разрешением, хорошей помехоустойчивостью и могут быть уменьшены в размерах. Более быстрое затухание при распространении в атмосфере обеспечивает безопасную связь на близком расстоянии.

Чтобы удовлетворить спрос на высокочастотную и высокоскоростную связь, а также решить проблему слабого проникновения миллиметровых волн и их быстрого затухания, к оборудованию связи 5G предъявляются следующие три требования к производительности печатных плат:

1. Низкие потери при передаче. 

2. Низкая задержка при передаче. 

3. Высокоточный контроль характеристического сопротивления.

Существует два способа повысить частоту использования печатных плат. Один из них заключается в требовании более совершенной технологии обработки печатных плат, а другой - в использовании высокочастотных ламинатов. Для соответствия условиям высокочастотного применения материал подложки называется высокочастотным ламинатом.

Характеристики высокочастотных ламинатов измеряются диэлектрической проницаемостью (Dk) и коэффициентом диэлектрических потерь (Df). Чем меньше и стабильнее значения Dk и Df, тем лучше характеристики высокочастотной и высокоскоростной подложки. Кроме того, в случае радиочастотных плат печатные платы больше по размеру и имеют больше слоев, что требует более высокой термостойкости (Tg, сохранение температурного модуля упругости) и более жестких допусков по толщине подложки.

Существует несколько распространенных высокочастотных и быстродействующих материалов для печатных плат: углеводородные смолы, PTFE, жидкокристаллические полимеры LCP, PPE/PPO и так далее.

Высокочастотные и высокоскоростные печатные платы

Углеводородная смола

Углеводородные смолы представляют собой гомополимеры или сополимеры полиолефинов, включая сополимер бутадиена со стиролом, гомополимер бутадиена, гомополимер стирола, сополимер стирола с дивинилбензолом, сополимер стирола-бутадиена-дивинилбензола и так далее.

Отличные диэлектрические характеристики: Dk≈2,4/Df≈0,0002

Высокая термостойкость

Хорошая химическая стойкость, плохая адгезия

Гибкая пленка из политетрафторэтилена

Смола из ПТФЭ имеет относительно высокую температуру плавления и вязкость расплава. Распространенными коммерческими формами являются дисперсии смол, суспензии смол и порошки смол. Распространенными методами обработки являются формование/точение, дозирование/формование, экструзия/литье под давлением и т.д.Из-за недостатков ПТФЭ, таких как высокий коэффициент линейного расширения и низкая теплопроводность, его необходимо усовершенствовать и модифицировать. В состав модифицированных пленочных изделий обычно входят: ПТФЭ + керамика, ПТФЭ + стеклоткань, ПТФЭ + керамика + стеклоткань

Жидкокристаллические полимеры LCP

Жидкокристаллические полимеры (Liquid Crystal Polymers, сокращенно LCP) - это новый тип высокоэффективных специальных инженерных пластиков, разработанный в начале 1980-х годов.

В зависимости от различных условий образования жидкие кристаллы можно разделить на термически расплавленные термогенные жидкие кристаллы и жидкие кристаллы, растворенные в растворителе.

После расплавления или растворения при нагревании растворителем этот вид материала теряет твердые макроскопические размеры, форму, твердость, ригидность и другие свойства и приобретает текучесть жидкого материала по внешнему виду, сохраняя при этом ориентацию и порядок кристаллического материала.... В результате анизотропия проявляется в физической форме, образуя переходное состояние, характеризующееся как текучестью жидкости, так и упорядоченным расположением кристаллических молекул. Эта промежуточная форма становится жидкокристаллическим состоянием.

С точки зрения молекулярного дизайна, существует три основных типа коммерческого LCP:

Первый - это сополимеризация жестких мономеров с полифениленовыми кольцами.

Второй - введение нафталиновых колец в молекулярную структуру.

Третий - использование алифатических цепей в молекулярной цепочке.

В зависимости от молекулярной структуры различные типы LCP имеют разную температуру плавления.В целом, их термостойкость относится к типу I > типу II > типу III.

PPE/PPO

Полифениленовый эфир - это высокопрочный инженерный пластик, разработанный в 1960-х годах. Его химическое название - поли-2,6-диметил-1,4-фениленовый эфир, сокращенно PPO (полифениленоксид) или PPE (полифеноловый эфир), также известный как полифениленовый эфир или полифениленовый эфиропласт.

Две метильные группы блокируют активные центры двух соседних фенольных групп, повышая их жесткость, стабильность, термостойкость и химическую стойкость.

Эфирная связь повышает гибкость, но снижает термостойкость.

Две метильные группы являются гидрофобными и неполярными, которые снижают водопоглощение и полярность молекулы PPO и блокируют две активные точки фенольной группы, так что в структуре молекулы PPO отсутствует гидролизуемая группа, и она обладает хорошей водостойкостью и гигроскопичностью. Хорошая производительность, стабильность размеров и электрическая изоляция.Большое количество жестких ароматических колец на основе фенола, жесткость молекулярной цепи и сила, действующая между молекулярными цепями, затрудняют внутреннее вращение молекулярной цепи, что приводит к повышению температуры плавления, вязкости расплава, снижению подвижности, трудностям при обработке.