5G将给低介质损耗的微波材料带来巨大发展机遇

【导读】：5G商用时间表正在加速推进中，5G的到来，对射频微波PCB材料的低损耗、高集成、高一致性，易加工提出了新的技术需求，即将到来的5G将给低介质损耗的微波材料带来那些发展机遇呢？

根据全球各大运营商的公开时间表，5G的商用时间可能会进一步加快。据了解，在2018年的韩国冬奥会上，韩国运营商就会提前提供5G服务。美国的Verizon也已抢先确定5G频段，2020年日本的东京奥运会也会提供5G业务, 因此5G的商用速度可能提前。

由于5G将采用更高的频率，从过去的3Ghz以下逐渐上升为6GHz及微波频段，这将给天线射频材料带来新的技术趋势。在日前由罗杰斯及其独家板材分销商世强联合主办的“2016罗杰斯亚洲先进互联解决方案天线研讨会”上，罗杰斯先进互联解决方案事业部副总裁Jeff Grudzien对国际电子商情记者表示，频率不断升高的过程中对板材损耗提出了更高的要求。在高频率下如何做到更低损耗成为5G天线板材的一大挑战。此外，由于5G MiMO天线数目和复杂度要远远高于4G的有源天线系统,所以对于提高天线集成度，降低装配难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相对4G对于材料的导热率也提出了更高的要求。

对于5G来说除了功率提升以及设备小型化之外，另一个挑战是如何在更小的空间布局内完成散热的功能。“我们公司在更高导热率值的板材上有更多的研究，因为频率的上升，所选的板材会比较的薄。如何在非常薄的材料上做出高导热率值也是一个挑战。”Jeff Grudzien同时表示，对于4.5G来说，随着4G在天线中加入越来越多的频段，基站的铁塔上已经布置非常多的天线，天线设计变得越来越复杂。因为功率提升，工程师希望把有源电路放到天线系统里，形成有源天线系统，这就需要将更多的部件放在一个有限的空间内。这种情况下多层PCB板开始替代过去的电缆满足复杂天线设计需求。

Jeff Grudzien表示，罗杰斯独有的热固型树脂可以满足以上提到的高频、多频，复杂天线系统的需求。在射频领域，罗杰斯占有很大的市场份额。2014年，罗杰斯收购了天线领域的优秀厂商雅龙，将其天线产品线进行了更大扩展。现在已经形成了热固热塑两大系列的天线板材，将在不同应用领域为客户提供更多选择。

PTFE材料与罗杰斯的碳氢化合物材料相比，通常具有较小的介质损耗。并且，PTFE的抗老化性能也更优。但由于材料本身较软，并且随温度膨胀较大，所以在多层板设计中，具有局限性。但是罗杰斯通过不断研究和改进，通过添加合适填充材料，提高了PTFE材料的硬度和改善了尺寸的涨缩，使得PTFE材料也能可靠的与PTFE材料或热固型材料进行多层板混压。举一个例子，RO3000TM系列线路板材料是热塑性陶瓷填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，介电常数（Dk）值范围可从3.0到10.2。作为热塑性材料，它的电气性能不随时间变化，不易受高温影响，并且随温度变化也非常小具有较低的介电常数温度系数（TCDk）。这相对于早期基于聚四氟乙烯（PTFE）的热塑性线路板材料是一个大的改进。另一方面，与热塑性材料相比，罗杰斯碳氢化合物材料的加工与FR4十分相似，RO4835TM层压板的金属化过孔可以使用标准的加工工艺来完成，该材料Z轴 31ppm /℃的膨胀系数(CTE)，基本上与铜的膨胀系数(CTE)17ppm /℃接近。同时，如果选用Lopro铜箔，也能达到与PTFE材料可比的损耗值，兼具性能优和加工易两大优势。

“罗杰斯的技术优势还在于积累了大量的测试和质量控制经验。我们的一致性非常高，有非常广泛的产品选择。我们的质量控制体系能使我们在全球不同的地点都能生产出品质和一致性非常高的产品。所以大家在使用板材的时候不必担心，我们会提供本土化的支持。” Jeff Grudzien表示，罗杰斯的独特价值在于不仅容易的加工生成多层板，多种材料同时还有轻便、低插损、低互调的优势。“我们的RO3003TM已经在77GHz的汽车雷达（汽车射频传感器）得到了广泛的应用。这表明了我们的产品已经可以批量用于很高频率的应用。”

物联网通常由两部分组成，一部分是基站，一部分是终端设备。“罗杰斯的产品已经在基站基础设施中广泛应用。从终端设备来讲，汽车里面，我们已经有很多应用实例,比如多种汽车天线, DSRC (专用短距离车间通讯)。罗杰斯有多年的技术积累和应用经验，罗杰斯的板材可以进一步降低MIMO和有源天线系统的成本，使它们更广泛地运用到5G领域，以提升数据通讯的容量。”Jeff Grudzien表示，目前中国市场在罗杰斯的全球业务中已经占到了50% 以上。“我们热固型树脂的销售额比全球所有的特氟龙板材( PTFE)加起来还要多。我们有足够的涂覆线和压合线，可以满足全球的市场需求。”Jeff Grudzien认为，过去5年中国市场发生了巨大变化，以往欧美设计、中国生产的模式逐渐转变为更多的在中国本土设计。为了应对亚洲市场新增的客户需求，罗杰斯在苏州建有两大工厂，并采用数据分析控制生产的全程运作，提高了板材的生产效率，能够满足客户的供货需求，且近期还将执行TS-16949管理体系以更好满足汽车行业的要求。 由于充足的产能,我们各个产品线都有较短的交货周期。

“我们这个事业部的主要产品是板材，或者叫覆铜基板（PCB材料）。我们在电子领域为工程师提供互联解决方案。”Jeff Grudzien表示，罗杰斯已经有180多年的历史，从1960年就开始进入航天领域做板材。整个罗杰斯公司有三个事业部，作为工程材料的全球领导者，产品主要应用于清洁能源、互联网络、先进交通以及其他需要苛刻稳定性的科技领域。包括应用于高效电机驱动、汽车电气化和可再生能源的电力电子解决方案；在移动设备、机车内饰、工业设备和功能性服装中具有密封、振动管理和抗冲击保护作用的的高弹体材料解决方案，以及用于无线基础设施、汽车安全及雷达系统的先进互联解决方案。

“我们所在的ACS部门过去曾经叫微波事业部，然后又改成先进线路板材料事业部，现在叫先进互联解决方案事业部。原来我们只是提供材料，现在我们进一步为客户提供满足其需求的互联解决方案。”罗杰斯作为领先的材料解决方案供应商，正不断努力，持续创新，为各行各业提供具有竞争力的高性能材料解决方案。先进互联解决方案事业部正帮助客户实现更低损耗、更易加工、更高一致性及更高集成度的互联解决方案，助力5G商用腾飞。