5G線路板高頻高速材料介紹

5G線路板高頻高速材料介紹

覆銅板行業處於整個PCB產業鏈中游，為PCB產品提供原材料。覆銅板是將電子玻纖布或其它增強材料浸以樹脂膠黏劑，通過烘乾、裁剪、疊合成坯料，一面或雙面覆以銅箔並經熱壓而製成的一種板狀材料，主要用於製作印製電路板(PCB)，對PCB起互聯導通、絕緣和支撐的作用。產業鏈上游為電解銅箔、木漿紙、玻纖布、樹脂等原材料，下游是PCB產品，終端產業是航空航天、汽車、家電、通信、計算機等。

19年5G初步商用，核心材料高頻覆銅板等製品的上游原材料與傳統CCL基本類似，經過下游PCB製造商生產為適用於高頻環境的高頻電路板後應用於基站天線模組、功率放大器模組等設備元器件，並最終廣泛應用於通信基站(天線、功率放大器、低噪音放大器、濾波器等)、汽車輔助系統、航天技術、衛星通訊、衛星電視、軍事雷達等高頻通信領域。

5G高頻技術對電路提出更高要求。工作頻率在1GHz以上的射頻電路一般被稱為高頻電路，移動通信從2G到3G、4G過程中，通信頻段從800MHz發展至2.5GHz，5G時代，通信頻段將進一步提升。PCB板在5G射頻方面將搭載天線振子、濾波器等器件。按工信部要求，預計早期5G部署將採用3.5GHz頻段，4G頻段主要在2GHz左右。通常把30~300GHz頻段內的波長為1~10毫米的電磁波成為毫米波。

5G大規模商用時，毫米波技術保證了更好的性能：帶寬極寬，28GHz頻段可用頻譜帶寬可達1GHz，60GHz頻段每個信道可用信號帶寬可達2GHz;相應天線分辨率高，抗干擾性能好，小型化可實現;大氣中傳播衰減較快，可實現近距離保密通信。

為解決高頻高速的需求，以及應對毫米波穿透力差、衰減速度快的問題，5G通信設備對PCB的 性能要求有以下三點：

1. 低傳輸損失;

2. 低傳輸延遲;

3. 高特性阻抗的精度控制。PCB高頻化有兩條途徑，一個是PCB的加工製程要求更高，另一個是使用高頻的CCL——滿足高頻應用環境的基板材料稱為高頻覆銅板。

主要有介電常數(Dk)和介電損耗因子(Df)兩個指標來衡量高頻覆銅板材料的性能。Dk和Df越小越穩定，高頻高速基材的性能越好。此外，射頻板方面，PCB板面積更大，層數更多，需要基材有更高耐熱(Tg，高溫模量保持率)以及更嚴格的厚度公差。

常見線路板主要的 高頻高速材料有幾種：碳氫樹脂、PTFE、LCP液晶高聚物、PPE/PPO等。

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（一）碳氫樹脂

碳氫樹脂是指聚烯烴均聚物或共聚物，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介電性能優異：Dk≒2.4/Df≒0.0002

②較高的耐熱性

③較好的耐化學性

• 粘結性較差

（二）PTFE柔性膜

PTFE 樹脂熔融溫度和熔體粘度都比較高。常見商品形態是樹脂分散液、樹脂懸浮液和樹脂粉末。常見加工方式有模壓/車削法、浸漬/模壓法、擠出/模壓法等。因PTFE的線膨脹係數大、導熱係數低等缺點，需要進行增強改性。改性後的膜產品形態通常有 ：

• PTFE +陶瓷

• PTFE +玻纖布

• PTFE + 陶瓷+玻纖布

（三）LCP液晶高聚物

液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polymer），簡稱LCP。是80年代初期發展起來的一種新型高性能特種工程塑料。

按照形成條件不同，液晶可以分為受熱熔融的熱致液晶Thermotropic LCP和溶劑溶解的溶致液晶Lyotropic LCP。

在受熱熔融或者被溶劑溶解後，這種材料會失去固體宏觀的尺寸外形、硬度、剛性等性質，外觀上則獲得了液體物質的流動性，同時又保持著晶態物質的取向有序性，從而在物理形態上形成各項異性，又兼具液態流動性和晶態分子有序排列特徵的過渡態，這種中間形態成為液晶態。

從分子設計角度來看，商用LCP主要有三種：

• 一是多苯環剛性分子單體之間通過共聚而成；

• 二是在分子結構中導入萘環；

• 三是在分子鏈中使用脂肪族鏈段。

根據不同的分子結構，不同類型的LCP的熔點也不盡相同，通常來說其耐熱性I型>II型>III型。

（四）PPE/PPO

聚苯醚是本世紀60年代發展起來的高強度工程塑料，化學名稱為聚2,6—二甲基—1,4—苯醚，簡稱PPO（Polyphenylene Oxide）或PPE（Polypheylene ether），又稱為聚亞苯基氧化物或聚苯撐醚。

兩個甲基封閉了酚基兩個鄰位的活性點，使剛性↗，穩定性↗，耐熱性和耐化學穩定性↗。

醚鍵增加柔韌性，但使耐熱性能較差。

兩個甲基為疏水的非極性基團，降低PPO大分子的吸水性和極性，封閉酚基的兩個活性點，使PPO分子結構中無可水解的基團，耐水性好，吸溼性、尺寸穩定性和電絕緣性好。大量剛性酚基芳香環，分子鏈的剛性與分子鏈間的作用力使分子鏈段內旋困難，導致其熔點↗，熔體粘度↗，流動性↘，加工困難。

以上幾種材料的國外主要供應商有：

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