近年來隨著第五代新型(5G NR)無線網絡和77 GHz汽車雷達的普及,毫米波應用也逐漸變得越來越普遍,毫米波頻率信號完全可以通過高集成的印刷電路板來進行傳輸。這種類型的PCB通常會采用多層結構,并且可以同時處理不同類型的信號,包括模擬、數字、RF和毫米波信號。毫米波電路設計工程師面臨的主要問題是“集成化”和“小型化”, 他們試圖將盡可能多的功能設計到最小的PCB線路板中。但是不同的電路功能對線路板材料的要求不盡相同,例如在毫米波頻率下,能提供最佳性能的線路板材料可能不是電源電路最實用的解決方案。
電路損耗隨著頻率的增加而增加,在過去該特性限制了印刷電路板的毫米波的應用。但是,當毫米波范圍內可用的頻譜的電路需求增加,為滿足這些需求,電路設計人員開始嘗試使用新式的低損耗電路材料,或由多層不同的電路材料組成的混合電路。例如用于高速、高頻電路的極低損耗電路材料,以及更具成本效益的的FR-4材料用于不需要低損耗特性的地層、電源層和控制線等。第五代(5G)新射頻(NR)蜂窩無線基站、短距離高速數據鏈,和汽車雷達系統等應用,也在推動對毫米波電路及其所需的低損耗電路材料的需求。幸運的是,有若干種低損耗的電路材料可用于毫米波電路。此外,多層毫米波PCB的一個關鍵成分-粘結材料或半固化片-其性能已經可將電路在毫米波頻率范圍內損耗降至最小。
半固化片在不同電路材料之間實現電絕緣,同時也是一種粘結材料,可將多層PCB中的電路層固定在一起。在毫米波電路中,盡管有諸多電氣和機械特性可對其進行表征,但其電氣損耗是首要的關注點。通常,PTFE的半固化片表現出非常低的損耗,若與PTFE電路層壓板相結合,可在多層PCB中提供極低損耗性能。如果使用PTFE半固化片組裝多層電路,需要PCB加工商進行熔粘,將各層粘結在一起。但是,在多層PCB熔粘PTFE半固化片這項技術中有能力、有經驗的PCB加工商數量相當有限。因此,PTFE半固化片具有出色的電氣性能,但在大規模的PCB制造工藝中進行處理,可能具有挑戰性,必須仔細在電氣性能與使用PTFE半固化片的實際制造工藝之間的權衡情況。
RO4450F是著名且常用的半固化片,盡管它可能不是多層毫米波PCB的首選,但對PCB工業制造進程十分友好,兼容常規PCB制造工藝。在大批量的情況下,其損耗因子(Df)在10GHz時的為0.004,這對于許多射頻和微波應用來說是很好的優勢。對于達到24GHz或更高毫米波頻率范圍的信號(信號功率更有限)來說,這種損耗在某些設計來說也是可以接受的。雖然RO4450F半固化片已被用于損耗性能不太關鍵的毫米波電路應用,但如果電路應用對損耗性能要求更高,就需要損耗因子更低的半固化片。相比之下,RO 2929型粘結材料(類似于半固化板)可以將多層PCB的不同層固定在一起。它的損耗因子比RO4450F半固化片更低,在10GHz時為0.003,這意味著更高頻率下的電路損耗更小。當這種粘結材料與極低損耗的電路層壓材料相結合時,在毫米波頻率范圍內可實現具有極低損耗的多層PCB電路。
CLTE-MW是玻璃布增強的PTFE層壓板,損耗也非常低,在10 GHz下其損耗因子為0.0015。采用高性能的測試設備測試半固化片和層壓板的電路特性,包括測試毫米波頻率范圍內信號頻率、相位和振幅等,得到在77 GHz的頻率下電路的插入損耗為2.25 dB/in。77 GHz的頻率屬于高級駕駛輔助系統(ADAS)汽車安全應用毫米波雷達采用的頻率,在該頻率下,對于帶狀線而言,CLTE-MW與SpeedWave300P組合的特性是十分低的損耗特性。這種傳輸線插入損耗與目前的77 GHz雷達應用相比有一定的優勢。盡管目前的雷達應用的混合多層電路高頻部分主要采用的微帶線傳輸線。由于微帶線的電場部分與空氣作用使得損耗較低,但是,作為多層混合印制電路板的一部分,帶狀線在許多新型高分辨率77 GHz雷達中也逐漸得到了廣泛的應用。這種情況下,半固化片的損耗因子對于帶狀線混合電路在毫米波頻段的總體損耗起著重要的作用。愛彼電路是專業高精密PCB電路板研發生產廠家,可批量生產4-46層電路板,線路板,高頻線路板,高速電路板,混壓電路板,HDI線路板等,定位高精密!高難度!高標準!
