PCB板材瘋漲只是序曲？材料巨頭羅杰斯押注5G天線板材
5G商用速度正在加快，相對(duì)4G，5G由于采用更高的頻率，對(duì)射頻微波PCB材料的低損耗、高集成、高一致性，易加工提出了新的技術(shù)需求。羅杰斯作為全球特殊材料的領(lǐng)導(dǎo)者，提供的射頻微波板料可以滿足高頻、高集成，復(fù)雜天饋及收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求……
圖題：羅杰斯先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部副總裁Jeff Grudzien
根據(jù)全球各大運(yùn)營(yíng)商的公開時(shí)間表，5G的商用時(shí)間可能會(huì)進(jìn)一步加快。據(jù)了解，在2018年的韓國(guó)冬奧會(huì)上，韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商就會(huì)提前提供5G服務(wù)。美國(guó)的Verizon也已搶先確定5G頻段，2020年日本的東京奧運(yùn)會(huì)也會(huì)提供5G業(yè)務(wù)，因此5G的商用速度可能提前。
由于5G將采用更高的頻率，從過去的3Ghz以下逐漸上升為6GHz及微波頻段，這將給天線射頻材料帶來新的技術(shù)趨勢(shì)。在日前由羅杰斯及其獨(dú)家板材分銷商世強(qiáng)聯(lián)合主辦的“2016羅杰斯亞洲先進(jìn)互聯(lián)解決方案天線研討會(huì)”上，羅杰斯先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部副總裁JeffGrudzien對(duì)國(guó)際電子商情記者表示，頻率不斷升高的過程中對(duì)板材損耗提出了更高的要求。在高頻率下如何做到更低損耗成為5G天線板材的一大挑戰(zhàn)。此外，由于5GMiMO天線數(shù)目和復(fù)雜度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G的有源天線系統(tǒng)，所以對(duì)于提高天線集成度，降低裝配難度提出了更高的要求。另外由于需要在更小的尺寸上集成一定功率，5G相對(duì)4G對(duì)于材料的導(dǎo)熱率也提出了更高的要求。
對(duì)于5G來說除了功率提升以及設(shè)備小型化之外，另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何在更小的空間布局內(nèi)完成散熱的功能?！拔覀児驹诟邔?dǎo)熱率值的板材上有更多的研究，因?yàn)轭l率的上升，所選的板材會(huì)比較的薄。如何在非常薄的材料上做出高導(dǎo)熱率值也是一個(gè)挑戰(zhàn)?！盝effGrudzien同時(shí)表示，對(duì)于4.5G來說，隨著4G在天線中加入越來越多的頻段，基站的鐵塔上已經(jīng)布置非常多的天線，天線設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜。因?yàn)楣β侍嵘?，工程師希望把有源電路放到天線系統(tǒng)里，形成有源天線系統(tǒng)，這就需要將更多的部件放在一個(gè)有限的空間內(nèi)。這種情況下多層PCB板開始替代過去的電纜滿足復(fù)雜天線設(shè)計(jì)需求。
JeffGrudzien表示，羅杰斯獨(dú)有的熱固型樹脂可以滿足以上提到的高頻、多頻，復(fù)雜天線系統(tǒng)的需求。在射頻領(lǐng)域，羅杰斯占有很大的市場(chǎng)份額。2014年，羅杰斯收購(gòu)了天線領(lǐng)域的優(yōu)秀廠商雅龍，將其天線產(chǎn)品線進(jìn)行了更大擴(kuò)展。現(xiàn)在已經(jīng)形成了熱固熱塑兩大系列的天線板材，將在不同應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁└噙x擇。
PTFE材料與羅杰斯的碳?xì)浠衔锊牧舷啾?，通常具有較小的介質(zhì)損耗。并且，PTFE的抗老化性能也更優(yōu)。但由于材料本身較軟，并且隨溫度膨脹較大，所以在多層板設(shè)計(jì)中，具有局限性。但是羅杰斯通過不斷研究和改進(jìn)，通過添加合適填充材料，提高了PTFE材料的硬度和改善了尺寸的漲縮，使得PTFE材料也能可靠的與PTFE材料或熱固型材料進(jìn)行多層板混壓。舉一個(gè)例子，RO3000TM系列線路板材料是熱塑性陶瓷填充聚四氟乙烯（PTFE）復(fù)合材料，介電常數(shù)（Dk）值范圍可從3.0到10.2。作為熱塑性材料，它的電氣性能不隨時(shí)間變化，不易受高溫影響，并且隨溫度變化也非常小具有較低的介電常數(shù)溫度系數(shù)（TCDk）。這相對(duì)于早期基于聚四氟乙烯（PTFE）的熱塑性線路板材料是一個(gè)大的改進(jìn)。另一方面，與熱塑性材料相比，羅杰斯碳?xì)浠衔锊牧系募庸づcFR4十分相似，RO4835TM層壓板的金屬化過孔可以使用標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝來完成，該材料Z軸31ppm /℃的膨脹系數(shù)（CTE），基本上與銅的膨脹系數(shù)（CTE）17ppm/℃接近。同時(shí)，如果選用Lopro銅箔，也能達(dá)到與PTFE材料可比的損耗值，兼具性能優(yōu)和加工易兩大優(yōu)勢(shì)。
“羅杰斯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)還在于積累了大量的測(cè)試和質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)。我們的一致性非常高，有非常廣泛的產(chǎn)品選擇。我們的質(zhì)量控制體系能使我們?cè)谌虿煌牡攸c(diǎn)都能生產(chǎn)出品質(zhì)和一致性非常高的產(chǎn)品。所以大家在使用板材的時(shí)候不必?fù)?dān)心，我們會(huì)提供本土化的支持。”JeffGrudzien表示，羅杰斯的獨(dú)特價(jià)值在于不僅容易的加工生成多層板，多種材料同時(shí)還有輕便、低插損、低互調(diào)的優(yōu)勢(shì)。“我們的RO3003TM已經(jīng)在77GHz的汽車?yán)走_(dá)（汽車射頻傳感器）得到了廣泛的應(yīng)用。這表明了我們的產(chǎn)品已經(jīng)可以批量用于很高頻率的應(yīng)用?！?
物聯(lián)網(wǎng)通常由兩部分組成，一部分是基站，一部分是終端設(shè)備?！傲_杰斯的產(chǎn)品已經(jīng)在基站基礎(chǔ)設(shè)施中廣泛應(yīng)用。從終端設(shè)備來講，汽車?yán)锩?，我們已?jīng)有很多應(yīng)用實(shí)例，比如多種汽車天線，DSRC（專用短距離車間通訊）。羅杰斯有多年的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，羅杰斯的板材可以進(jìn)一步降低MIMO和有源天線系統(tǒng)的成本，使它們更廣泛地運(yùn)用到5G領(lǐng)域，以提升數(shù)據(jù)通訊的容量?！盝effGrudzien表示，目前中國(guó)市場(chǎng)在羅杰斯的全球業(yè)務(wù)中已經(jīng)占到了50% 以上?！拔覀儫峁绦蜆渲匿N售額比全球所有的特氟龍板材（PTFE）加起來還要多。我們有足夠的涂覆線和壓合線，可以滿足全球的市場(chǎng)需求?！盝effGrudzien認(rèn)為，過去5年中國(guó)市場(chǎng)發(fā)生了巨大變化，以往歐美設(shè)計(jì)、中國(guó)生產(chǎn)的模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟脑谥袊?guó)本土設(shè)計(jì)。為了應(yīng)對(duì)亞洲市場(chǎng)新增的客戶需求，羅杰斯在蘇州建有兩大工廠，并采用數(shù)據(jù)分析控制生產(chǎn)的全程運(yùn)作，提高了板材的生產(chǎn)效率，能夠滿足客戶的供貨需求，且近期還將執(zhí)行TS-16949管理體系以更好滿足汽車行業(yè)的要求。由于充足的產(chǎn)能，我們各個(gè)產(chǎn)品線都有較短的交貨周期。
“我們這個(gè)事業(yè)部的主要產(chǎn)品是板材，或者叫覆銅基板（PCB材料）。我們?cè)陔娮宇I(lǐng)域?yàn)楣こ處熖峁┗ヂ?lián)解決方案?！盝effGrudzien表示，羅杰斯已經(jīng)有180多年的歷史，從1960年就開始進(jìn)入航天領(lǐng)域做板材。整個(gè)羅杰斯公司有三個(gè)事業(yè)部，作為工程材料的全球領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品主要應(yīng)用于清潔能源、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)交通以及其他需要苛刻穩(wěn)定性的科技領(lǐng)域。包括應(yīng)用于高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽車電氣化和可再生能源的電力電子解決方案；在移動(dòng)設(shè)備、機(jī)車內(nèi)飾、工業(yè)設(shè)備和功能性服裝中具有密封、振動(dòng)管理和抗沖擊保護(hù)作用的的高彈體材料解決方案，以及用于無線基礎(chǔ)設(shè)施、汽車安全及雷達(dá)系統(tǒng)的先進(jìn)互聯(lián)解決方案。
“我們所在的ACS部門過去曾經(jīng)叫微波事業(yè)部，然后又改成先進(jìn)線路板材料事業(yè)部，現(xiàn)在叫先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部。原來我們只是提供材料，現(xiàn)在我們進(jìn)一步為客戶提供滿足其需求的互聯(lián)解決方案。”羅杰斯作為領(lǐng)先的材料解決方案供應(yīng)商，正不斷努力，持續(xù)創(chuàng)新，為各行各業(yè)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的高性能材料解決方案。先進(jìn)互聯(lián)解決方案事業(yè)部正幫助客戶實(shí)現(xiàn)更低損耗、更易加工、更高一致性及更高集成度的互聯(lián)解決方案，助力5G商用騰飛。
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