Die neuen Trends bei Antennen-PCB-Materialien
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Da Anwendungen wie 5G und IOT höhere Frequenzen annehmen werden, steigen sie allmählich von den letzten 3 GHz auf 6 GHz oder sogar 2 bis 30 GHz an, was zu neuen technologischen Trends bei Antennen-HF-Materialien führt.
Jeff Grudzien, Vizepräsident der Rogers Advanced Board Materials Division, sagte auf dem Antenna Symposium von Rogers Asia Advanced Interconnect Solutions 2016, das von Rogers und dem Distributor Shiqiang gemeinsam gesponsert wird, dass die Frequenz steigt. Plattenverlust hat sehr hohe Anforderungen.
Wie man bei hohen Frequenzen einen niedrigeren Verlust erreicht, ist für 5G-Antennenpanels eine große Herausforderung. Darüber hinaus ist die Anzahl und Komplexität von 5G-Massive-MiMO-Antennen viel höher als bei aktiven 4G-Antennensystemen. Daher werden höhere Anforderungen an die Reduzierung der Antennengröße gestellt. Darüber hinaus stellen 5G gegenüber 4G höhere Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit von Materialien, da mehr Elemente in einer kleineren Größe integriert werden müssen.
Was sind die neuen Trends bei Antennen-PCB-Materialien für 5G- und IoT-Anforderungen?
Neben der Leistungssteigerung und Miniaturisierung der Geräte besteht eine weitere Herausforderung darin, die Kühlfunktion in einem kleineren Raumlayout durchzuführen. „Unser Unternehmen erforscht mehr Platten mit höheren Wärmeleitfähigkeitswerten, da die Auswahl der Platten aufgrund der Frequenzzunahme geringer ist.
Es ist auch eine Herausforderung, bei sehr dünnen Materialien unsere hohen Wärmeleitfähigkeitswerte zu erreichen. "Jeff Grudzien sagte auch, da die 5G - Kommunikation der Antenne immer mehr Frequenzbänder hinzufügt, gibt es bereits viele Antennen auf dem Turm der Basisstation, und das Antennendesign wird immer komplizierter.
Aufgrund der Leistungssteigerung möchten Ingenieure aktive Schaltkreise in das Antennensystem einbauen, um ein aktives Antennensystem zu bilden, für das mehr Komponenten in einem begrenzten Raum angeordnet werden müssen. In diesem Fall begannen Multilayer-Leiterplatten, die bisherigen Kabel zu ersetzen, um die komplexen Anforderungen an das Antennendesign zu erfüllen.
Laut Jeff Grudzien erfüllt der einzigartige Duroplastharz von Rogers die Anforderungen der oben genannten Hochfrequenz-, Mehrfrequenz- und komplexen Antennensysteme. Im Bereich der Funkfrequenzen hat Rogers einen großen Marktanteil. Im Jahr 2014 erwarb Rogers Yalong, einen hervorragenden Hersteller von Antennen, um seine Antennenproduktlinie zu erweitern. Vor der Übernahme von Yalong bestand die Lösung von Rogers auf der Antenne aus einem duroplastischen Harz. Da dieses Material den meisten Ingenieuren im Land bisher nicht vertraut war, werden hauptsächlich Teflon-Materialien (thermoplastisches PTFE-Harz) verwendet.
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Hochtemperaturverarbeitung ist normalerweise ein wichtiger Teil der Verarbeitung und Herstellung von Hochfrequenz-Leiterplatten. Von Beginn der Bildung von dielektrischen Prepregs zu kupferplattierten Laminaten sowie der Endverarbeitung von Schaltungskomponenten erfordert die Herstellung von Leiterplatten (PCB) -Materialien ein Erhitzen. Sowohl thermoplastische als auch duroplastische Verbundstoffe werden üblicherweise in dielektrischen Schichten von PCBs oder als Klebstoffe bei der Herstellung von kupferplattierten Laminaten mit jeweils eigenen Eigenschaften und Eigenschaften verwendet.
Thermoplastische Materialien sind normalerweise starr oder gehärtet, aber mit steigender Temperatur wird das Material langsam weich, wenn es sich dem Schmelzpunkt nähert. Thermoplastische Materialien können mit Füllstoffen wie Glasfasern oder keramischen Materialien verstärkt werden. Der Aushärtungsprozess eines Duroplasts ist das Ergebnis einer thermochemischen Reaktion.
Wenn beispielsweise zwei Epoxidharze zusammengemischt werden, tritt eine chemische Reaktion auf und das Material härtet aus. Da sie anfangs weich oder flüssig sind, können das Duroplastmaterial und das Füllmaterial durch ein einfaches Prozessmischen verbessert werden.
Nach dem Aushärten oder Aushärten sind duroplastische Materialien im Allgemeinen härter als thermoplastische Materialien. Das Aushärten des duroplastischen Materials ist ein irreversibler thermochemischer Reaktionsprozess, der nicht wie ein thermoplastischer Kunststoff erneut schmilzt. Thermoplastische Materialien sind bei Umgebungstemperaturen stabil, aber die Haltbarkeit von Duroplastmaterialien vor dem Härten ist begrenzt.
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Thermoplastische Materialien haben typischerweise geringere elektrische Verluste als duroplastische Materialien. Darüber hinaus ändern sich die elektrischen Eigenschaften von thermoplastischen Materialien mit der Zeit und mit zunehmenden Temperaturen weniger als bei duroplastischen Materialien. Duroplastische Materialien oxidieren im Laufe der Zeit.
Der Oxidationsprozess kann Änderungen der Dielektrizitätskonstante (DK) und des Verlustfaktors (DF) des PCB-Materials verursachen und potenzielle Leistungsänderungen wie HF- / Mikrowellenfrequenzen verursachen.
Durch kontinuierliche Forschung und Verbesserung haben die Rogers-Wissenschaftler auch die Leistung von thermoplastischen und duroplastischen Materialien in der Leiterplatte verbessert. Durch die Zugabe geeigneter Füllstoffe werden sowohl die elektrischen als auch die mechanischen Eigenschaften stark verbessert.