高频高速板的应用与特性

作者：深圳鼎纪电子有限公司浏览：发表时间：2021-09-08 10:49:33

覆铜板行业处于整个PCB产业链的中间位置，为PCB产业提供原材料。覆铜板是将电子玻璃纤维布或其他增强材料用树脂粘合剂浸渍、干燥、切割、堆垛成坯，单面或两面覆以铜箔并热压而成的板状材料。，主要用于制作印刷电路板（PCB），对PCB起到互连、绝缘和支撑作用。产业链上游为电解铜箔、木浆纸、玻纤布、树脂等原材料，下游为PCB线路板，终端行业为航空航天、汽车、家电、通讯、计算机等.

19年5G初步商用，芯材、高频覆铜板等产品，上游原材料与传统覆铜板基本相似。被下游PCB厂商生产为适用于高频环境的高频电路板后，应用于基站天线模块和功率放大器。模块等设备部件最终广泛应用于通信基站（天线、功率放大器、低噪声放大器、滤波器等）、汽车辅助系统、航天技术、卫星通信、卫星电视、军用雷达等高频领域通信领域。

5G高频技术对电路提出了更高的要求。工作频率在1GHz以上的射频电路一般称为高频电路。在移动通信从2G到3G、4G的过程中，通信频段从800MHz发展到2.5GHz。 5G时代，通信频段将进一步提升。 PCB板将在5G射频方面配备天线元件、滤波器和其他组件。根据工信部要求，预计5G早期部署将使用3.5GHz频段，4G频段主要在2GHz左右。一般将30-300GHz频段内波长为1-10毫米的电磁波称为毫米波。

当5G大规模商用时，毫米波技术保证了更好的性能：极宽的带宽，28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz，60GHz频段每个通道的可用信号带宽可达2GHz ;对应的天线分辨率高，抗干扰性能好，可实现小型化；大气中的传播衰减更快，可实现近距离安全通信。

为了满足高频高速的需求，以及应对毫米波穿透力差、衰减快的问题，5G通信设备对PCB性能有以下三个要求：

1、传输损耗低； 2.传输延迟低； 3、高特性阻抗精密控制。有两种方法可以提高PCB的频率。一是PCB的加工工艺要求更高，二是采用高频覆铜板——满足高频应用环境的基板材料称为高频覆铜板。

衡量高频覆铜板材料性能的主要有介电常数（Dk）和介电损耗因子（Df）两个指标。 Dk和Df越小，越稳定，高频高速基板的性能越好。另外，在射频板方面，PCB板面积更大，层数更多，需要更高的耐热性（Tg，高温模量保持率）和更严格的基板厚度公差。

常见的电路板高频高速材料主要有几种：碳氢树脂、聚四氟乙烯、LCP液晶高聚物、PPE/PPO等。

(1) 碳氢树脂

烃类树脂是指聚烯烃均聚物或共聚物，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。

①优异的介电性能：Dk≒2.4/Df≒0.0002 ②较高的耐热性 ③耐化学性好，附着力差

（二）聚四氟乙烯柔性膜

聚四氟乙烯树脂的熔融温度和熔体粘度都比较高。常见的商业形式是树脂分散体、树脂悬浮体和树脂粉末。常见的加工方法有模压/车削、浸渍/模压、挤出/模压等，由于聚四氟乙烯线膨胀系数大、导热系数低等缺点，需要对其进行增强改性。改性膜产品通常y有：聚四氟乙烯+陶瓷、聚四氟乙烯+玻璃纤维布、聚四氟乙烯+陶瓷+玻璃纤维布

(3) LCP液晶高聚物

液晶高聚物，简称LCP。它是1980年代初开发的一种新型高性能特种工程塑料。

根据形成条件的不同，液晶可分为受热熔融的热致液晶和溶剂溶解的溶致液晶。

这种物质在被溶剂加热熔化或溶解后，将失去固体宏观尺寸、形状、硬度、刚性等性质，在外观上获得液态物质的流动性，同时保持结晶物质的取向和有序性。 .从而在物理形态上形成各向异性，形成兼具液态流动性和结晶分子有序排列的过渡态。这种中间形式变成液晶状态。

从分子设计的角度来看，商用LCP主要有以下三种类型：

一是聚苯环刚性分子单体的共聚；

二是在分子结构中引入萘环；

三是在分子链中使用脂肪族链段。

根据不同的分子结构，不同类型的LCP具有不同的熔点。一般来说，它们的耐热性是Ⅰ型＞Ⅱ型＞Ⅲ型。

(4) PPE/PPO

聚苯醚是1960年代开发的高强度工程塑料。其化学名称为聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，简称PPO（Polyphenylene Oxide）或PPE（Polyphenene ether），又称聚苯醚或聚苯醚。

两个甲基阻断了酚基两个邻位的活性位点，使其刚性↗，稳定性↗，耐热性和耐化学性↗。

醚键增加了柔韧性，但使耐热性变差。

两个甲基是疏水的非极性基团，降低了PPO大分子的吸水性和极性，阻断了酚基的两个活性点，使PPO分子结构中没有可水解的基团，具有良好的耐水性和吸湿性。良好的性能、尺寸稳定性和电绝缘性。大量刚性苯酚基芳环，分子链的刚性和分子链之间的作用力使分子链难以内旋，导致其熔点↗、熔体粘度↗、流动性↘、加工困难。