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5G浪潮中,Rogers将面临怎样的新材料挑战?

5G发展如火如荼,终端方面已经出了华为、三星、小米等,基站是华为的菜,那么基站中最重要的高频板材又出自哪里呢?2019年3.15当天,机器人网&国际电子商情在世强元件大会上采访了罗杰斯(Rogers)副总裁刘建军,了解到5G浪潮中基站天线核心板材的一些特点、要求和挑战。

5G发展如火如荼,终端方面已经出了华为、三星、小米等,基站是华为的菜,那么基站中最重要的高频板材又出自哪里呢?

2019年3.15当天,机器人网&国际电子商情在世强硬创峰会上采访了罗杰斯(Rogers)副总裁刘建军,了解到5G浪潮中基站天线核心板材的一些特点、要求和挑战。

在5G基站中,对天线板材的厚度要求,高密度要求,损耗要求等都大大提高了,同时,5G对频谱效率的要求也大大提高,各个方面对天线板材都提出了新的挑战。


罗杰斯(Rogers),作为全球基站天线射频高频板龙头,其实早已布局5G。
作为全球领先的特种板材供应商,罗杰斯高频板在全球市占率高达50%以上,在基站天线射频领域有20年的行业经验。公司在美增设第三个研发中心,重点布局5G产品研发,并已推出针对5G天线射频的高频板。
2016年通信基站天线射频的高频板占公司收入占比22%,随着2019年开始5G试商用,全球5G多收多发天线渗透率进一步提升。

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。”

同时,罗杰斯通过在线资源中心来帮助设计和选材,大大方便了天线的设计,进一步促进了5G的实用和,加快了5G商用的速度。

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