Les nouvelles tendances dans les matériaux de PCB d'antenne
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Au fur et à mesure que des applications telles que 5G et IOT adopteront des fréquences plus élevées, elles passeront progressivement de 3 3GHz à 6GHz, voire de 2 à 30GHz, ce qui apportera de nouvelles tendances technologiques aux matériaux RF d'antenne.
Jeff Grudzien, vice-président de la division Rogers Advanced Board Materials, a déclaré lors du symposium sur l'antenne des solutions d'interconnexion avancées de Rogers Asia 2016, coparrainé par Rogers et le distributeur de composants Shiqiang, que la fréquence augmentait. La perte de plaque a des exigences très élevées.
Comment atteindre des pertes plus faibles aux hautes fréquences devient un défi majeur pour les panneaux d'antenne 5G. En outre, le nombre et la complexité des antennes 5G Massive MiMO sont beaucoup plus élevés que ceux des systèmes à antenne active 4G. Par conséquent, des exigences plus strictes sont imposées à la réduction de la taille de l'antenne. En outre, en raison de la nécessité d'intégrer davantage d'éléments dans une taille plus petite, la 5G par rapport à la 4G impose également des exigences plus élevées en matière de conductivité thermique des matériaux.
Quelles sont les nouvelles tendances dans les matériaux de PCB d'antenne pour les besoins 5G et IoT?
Outre l'augmentation de la consommation d'énergie et la miniaturisation des périphériques, un autre défi consiste à effectuer la fonction de refroidissement dans un espace réduit. «Notre société a davantage de recherches sur les plaques avec des valeurs de conductivité thermique plus élevées, car la sélection des plaques sera plus fine en raison de l'augmentation de la fréquence.
Comment atteindre nos valeurs de conductivité thermique élevées sur des matériaux très minces constitue également un défi. "Jeff Grudzien a également déclaré qu'à mesure que la communication 5G ajoute de plus en plus de bandes de fréquences à l'antenne, de nombreuses antennes sont déjà installées sur la tour de la station de base et que la conception de l'antenne devient de plus en plus compliquée.
En raison de la puissance accrue, les ingénieurs souhaitent intégrer des circuits actifs dans le système d'antenne afin de former un système d'antenne actif, ce qui nécessite de placer davantage de composants dans un espace restreint. Dans ce cas, les circuits imprimés multicouches ont commencé à remplacer les câbles antérieurs pour répondre aux exigences de conception d'antennes complexes.
Selon Jeff Grudzien, la résine thermodurcie unique de Rogers répond aux besoins des systèmes d'antenne haute fréquence, multifréquences et complexes mentionnés ci-dessus. Dans le domaine des fréquences radio, Rogers détient une part de marché importante. En 2014, Rogers a acquis Yalong, un excellent fabricant d'antennes, pour élargir sa gamme de produits d'antennes. Avant l'acquisition de Yalong, la solution de Rogers sur l'antenne était une résine thermodurcissable. Parce que ce matériau n’était pas auparavant familier à la plupart des ingénieurs du pays, il utilise principalement des matériaux en téflon (résine thermoplastique PTFE).
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Le traitement à haute température est généralement une partie importante du traitement et de la fabrication des cartes de circuit imprimé à haute fréquence. Dès le début de la formation des préimprégnés diélectriques sur les stratifiés revêtus de cuivre, ainsi que du traitement final des composants de circuit, la production de matériaux de carte de circuit imprimé nécessite de chauffer. Les composites thermoplastiques et thermodurcissables sont couramment utilisés dans les couches diélectriques de PCB ou comme adhésifs dans la fabrication de stratifiés revêtus de cuivre, chacun avec ses propres caractéristiques.
Les matériaux thermoplastiques sont généralement rigides ou durcis, mais au fur et à mesure que la température augmente, le matériau se ramollit lentement à l'approche du point de fusion. Les matériaux thermoplastiques peuvent être renforcés avec des charges telles que des fibres de verre ou des matériaux céramiques. Le processus de durcissement d'un matériau thermodurcissable est le résultat d'une réaction thermochimique.
Par exemple, lorsque deux résines époxy sont mélangées, une réaction chimique se produit et le matériau durcit. Comme ils sont initialement mous ou liquides, le matériau thermodurci et le matériau de remplissage peuvent être améliorés par un simple processus de mélange.
Mais une fois durcis ou durcis, les matériaux thermodurcis sont généralement plus durs que les matériaux thermoplastiques. Le processus de durcissement du matériau thermodurcissable est un processus de réaction thermochimique irréversible qui ne fond pas à nouveau comme un matériau thermoplastique. Les matériaux thermoplastiques sont stables aux températures ambiantes, mais la durée de conservation des matériaux thermodurcis avant durcissement est limitée.
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Les matériaux thermoplastiques ont généralement moins de pertes électriques que les matériaux thermodurcis. De plus, à mesure que le temps passe et que les températures augmentent, les propriétés électriques des matériaux thermoplastiques changent moins que celles des matériaux thermodurcis. Les matériaux thermodurcissables s'oxydent avec le temps.
Le processus d'oxydation peut provoquer des modifications de la constante diélectrique (DK) et du facteur de perte (DF) du matériel à base de PCB et peut entraîner des modifications potentielles des performances telles que les fréquences RF / hyperfréquences.
Grâce à des recherches et des améliorations constantes, les scientifiques de Rogers ont également amélioré les performances des matériaux thermoplastiques et thermodurcissables dans les circuits imprimés. En ajoutant des matériaux de remplissage appropriés, les propriétés électriques et mécaniques sont grandement améliorées.