参考观研天下发布《2018年中国挠性覆铜板(FCCL)行业分析报告-市场深度调研与发展趋势研究》
毫米波雷达频段在 30Ghz 以上,甚至高达 100、200GHz,频率越高、频宽越宽,传输速度越快,但是,波长会变短,损耗损失会变大,所以材料需选用低介电、低损耗的材料来降低整个信号的损失。设计生产 Low DK/DF 的材料,难度较大。

覆铜板的三大原材料,树脂、铜箔、玻纤布的品质都会影响到信号传输的表现,树脂的部分,可以选择结构性对称、极性较低的树脂来降低材料的 DK 与 DF,如 hydrocarbon、 PPE、PPFE 材料树脂。铜箔的部分选择粗糙度比较低来降低整个信号的阻滞,选择RTF、VLP 的铜箔。玻纤布的部分,可以选择开纤布,来增加整个树脂含量的均一性,另外还可以选择 low DK 的玻纤布,来达到低介电以及低损耗的目的。
这是目前各类树脂在 DK、DF 的比较,可以看到结构性比较对称、极性比较低的 PP、PE 等,还有 PPE 等聚苯醚树脂,PTF 树脂,这些树脂都可以用在毫米波的材料方面,其中 PTFE的 DK、DF 最低。
在铜箔的选用方面,铜箔的频率越高,skin effect 效应会越明显,比如 5GHZ 时,skin深度已经降到了 5um 以下,频率增加到 50GHZ 时,skin 深度只剩下 0.3um,主要是因为频率越高,信号就越集中在铜箔的表面传递,所以当铜箔的 roughness 越高,信号所途径的距离越长,就会导致整个信号的损失越大,所以毫米波材料对铜箔的选用就十分重要。
南亚生产的一般 HTE 铜箔、低粗糙度的 RTF 铜箔,粗糙度降低到 2.5um 以下,此外,还有VLP铜箔,分为V1与V2两个等级,其中V2等级粗糙度2.0um,V1粗糙度1.2um,铜流可以看出 V1 显示的铜流更小,所以,在选择铜箔方面我们可以选择粗糙度比较低的 VLP 铜箔,可以降低信号的阻滞,对 low PIM 和 low loss 具有正面效应。
玻纤布的选用方面,左边图是传统的玻纤布,可以看出经纬的间隙较大,所以当玻纤布含浸树脂的时候,间隙的树脂含量会相对较高,此处表现出的 DK 就会较高,整个的 DK 就会不均匀,右图南亚制造的开纤布,南亚利用水洗的开纤,整个的经纬向非常的均匀,当布含浸树脂后,树脂含量也会比较均匀,整个 DK 就会相对均匀,整个玻纤布有两大优点,第一 DK 均匀,第二,因为玻纤纱制作比较散,所以树脂更容易含进每一根纱中,使得品质可以大幅度提升。
此外,我们还选用 LOW DK 的玻纤布来提升材料性能,LOW DK 的玻纤布 DK 在 4.6-5.0之间,DF 在 0.003-0.004,相对于传统的 E-glass 玻纤布有明显的降低,造成这方面差异的主要原因是成分差异所致,LOW-DK 的氧化钙成分比较低,B2O3 成分比较高,所以可以有效降低整个材料的 DK 和 DF,其次,LOW-DK 制造能源消耗度较大,所以在加工成本方面较高,价格会比 E-GLASS 提高 6-8 倍。
铜箔基板在高频毫米波方面的应用,目前主要应用在汽车雷达(24、77、79GHZ),第二,PA 功率放大器以及噪音降低器,还有机载天线以及需要功率比较大的 WiFi 天线部分,第三,5G 的基础建设部分。
三款 PTFE 材料,NP725A:DK2.5 DF:0.01 可以用在 77GHZ 汽车雷达使用,NP732:DK 3.2;NP828:DK2.8,可以使用在机载天线、PA 以及未来 5G 的基础建设。
三款 hydrocarbon 材料,NPLD5:DK3.6,主要用在 24GHZ 车载雷达,以及 5G 的基础建设,另外两款材料 NPG-186:DK3.6,NPG-196:DK3.5,可以用在 5G 的基础建设,以及伺服器、背板的部分。
这张图主要表示南亚产品在DK、DF中的比较,红色代表PTFE材料,DF:0.001-0.003,属于 Ultra Low loss 材料,蓝色表示 hydrocarbon 的材料,DF:0.003-0.005 左右,属于 low loss 材料,另外 low loss 的部分还有 NPG-170D 等,在 mid loss 部分也具有三款产品。
总结,5G 和汽车雷达的应用应该会快速发展。其中高级的毫米波技术将是关键之一。那么南亚这边有开发了六款材料,包括 PTFE 材料 NP725A、NP732 以及 NP828,以及 hydrocarbon 的 NP9B5、NP196 以及 NBG186,这个六款材料可以应用在高频毫米波领域。
其中 NP7LA 它的特性是一个 low DK 、low DF 以及有稳定的 TCDK 以及 high gain 的特性,广泛应用在 PCB 汽车雷达板领域。未来毫米波的设计朝向多层板这个设计需求,NPG186 以及 NP196 这两种材料可以应用在高频的设计方面。
毫米波雷达频段在 30Ghz 以上,甚至高达 100、200GHz,频率越高、频宽越宽,传输速度越快,但是,波长会变短,损耗损失会变大,所以材料需选用低介电、低损耗的材料来降低整个信号的损失。设计生产 Low DK/DF 的材料,难度较大。
图:铜箔基板的设计原理目录

资料来源:互联网
图:树脂、铜箔、玻纤布的选型

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覆铜板的三大原材料,树脂、铜箔、玻纤布的品质都会影响到信号传输的表现,树脂的部分,可以选择结构性对称、极性较低的树脂来降低材料的 DK 与 DF,如 hydrocarbon、 PPE、PPFE 材料树脂。铜箔的部分选择粗糙度比较低来降低整个信号的阻滞,选择RTF、VLP 的铜箔。玻纤布的部分,可以选择开纤布,来增加整个树脂含量的均一性,另外还可以选择 low DK 的玻纤布,来达到低介电以及低损耗的目的。
图:PTFE 的DK、DF 最低

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图:skin effect 和铜箔频率呈负相关

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这是目前各类树脂在 DK、DF 的比较,可以看到结构性比较对称、极性比较低的 PP、PE 等,还有 PPE 等聚苯醚树脂,PTF 树脂,这些树脂都可以用在毫米波的材料方面,其中 PTFE的 DK、DF 最低。
在铜箔的选用方面,铜箔的频率越高,skin effect 效应会越明显,比如 5GHZ 时,skin深度已经降到了 5um 以下,频率增加到 50GHZ 时,skin 深度只剩下 0.3um,主要是因为频率越高,信号就越集中在铜箔的表面传递,所以当铜箔的 roughness 越高,信号所途径的距离越长,就会导致整个信号的损失越大,所以毫米波材料对铜箔的选用就十分重要。
图:哥型号铜箔粗糙度对比

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图:南亚玻纤布DK 均匀

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南亚生产的一般 HTE 铜箔、低粗糙度的 RTF 铜箔,粗糙度降低到 2.5um 以下,此外,还有VLP铜箔,分为V1与V2两个等级,其中V2等级粗糙度2.0um,V1粗糙度1.2um,铜流可以看出 V1 显示的铜流更小,所以,在选择铜箔方面我们可以选择粗糙度比较低的 VLP 铜箔,可以降低信号的阻滞,对 low PIM 和 low loss 具有正面效应。
玻纤布的选用方面,左边图是传统的玻纤布,可以看出经纬的间隙较大,所以当玻纤布含浸树脂的时候,间隙的树脂含量会相对较高,此处表现出的 DK 就会较高,整个的 DK 就会不均匀,右图南亚制造的开纤布,南亚利用水洗的开纤,整个的经纬向非常的均匀,当布含浸树脂后,树脂含量也会比较均匀,整个 DK 就会相对均匀,整个玻纤布有两大优点,第一 DK 均匀,第二,因为玻纤纱制作比较散,所以树脂更容易含进每一根纱中,使得品质可以大幅度提升。
图:Low DK 和E-glass 玻纤布性能对比

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图:铜箔基板在高频毫米波方面的应用

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此外,我们还选用 LOW DK 的玻纤布来提升材料性能,LOW DK 的玻纤布 DK 在 4.6-5.0之间,DF 在 0.003-0.004,相对于传统的 E-glass 玻纤布有明显的降低,造成这方面差异的主要原因是成分差异所致,LOW-DK 的氧化钙成分比较低,B2O3 成分比较高,所以可以有效降低整个材料的 DK 和 DF,其次,LOW-DK 制造能源消耗度较大,所以在加工成本方面较高,价格会比 E-GLASS 提高 6-8 倍。
铜箔基板在高频毫米波方面的应用,目前主要应用在汽车雷达(24、77、79GHZ),第二,PA 功率放大器以及噪音降低器,还有机载天线以及需要功率比较大的 WiFi 天线部分,第三,5G 的基础建设部分。
图:三款PTFE 材料性能参数对比

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图:三款hydrocarbon 材料性能参数对比

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三款 PTFE 材料,NP725A:DK2.5 DF:0.01 可以用在 77GHZ 汽车雷达使用,NP732:DK 3.2;NP828:DK2.8,可以使用在机载天线、PA 以及未来 5G 的基础建设。
三款 hydrocarbon 材料,NPLD5:DK3.6,主要用在 24GHZ 车载雷达,以及 5G 的基础建设,另外两款材料 NPG-186:DK3.6,NPG-196:DK3.5,可以用在 5G 的基础建设,以及伺服器、背板的部分。
图:PTFE 与hydrocarbon 材料整体Dk 与Df 对比

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图:6 款毫米波材料特性

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这张图主要表示南亚产品在DK、DF中的比较,红色代表PTFE材料,DF:0.001-0.003,属于 Ultra Low loss 材料,蓝色表示 hydrocarbon 的材料,DF:0.003-0.005 左右,属于 low loss 材料,另外 low loss 的部分还有 NPG-170D 等,在 mid loss 部分也具有三款产品。
总结,5G 和汽车雷达的应用应该会快速发展。其中高级的毫米波技术将是关键之一。那么南亚这边有开发了六款材料,包括 PTFE 材料 NP725A、NP732 以及 NP828,以及 hydrocarbon 的 NP9B5、NP196 以及 NBG186,这个六款材料可以应用在高频毫米波领域。
其中 NP7LA 它的特性是一个 low DK 、low DF 以及有稳定的 TCDK 以及 high gain 的特性,广泛应用在 PCB 汽车雷达板领域。未来毫米波的设计朝向多层板这个设计需求,NPG186 以及 NP196 这两种材料可以应用在高频的设计方面。
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