基板材料在車載毫米波雷達中應用的技術進展-wenkub
2023-05-28 23:44:50 本頁面
【正文】 L企業(yè)近期在發(fā)表的文獻中提出：“毫米波頻率對PCB材料提出了獨特的挑戰(zhàn)。 表1 各CCL企業(yè)推出的適用于汽車防撞雷達用高頻基材的牌號及性能廠家產品牌號樹脂組成 類型 Dk(10GHz下) Df(10GHz下)Dk熱變化率, ppm/℃對應24GHz系統(tǒng)的高頻基材RogersRO4835碳氫化合物177。 當前，汽車防撞毫米波雷達的市場在迅速擴大，普及步伐在加快。 其中基材對系統(tǒng)毫米波電路性能的插入損耗，色散，雜散波模式抑制，信號的有效過渡以及加工方式等諸多問題會帶來的重要影響。它一般安置在汽車前端的車頭、前車燈下側、以及兩側門等位置，每輛小轎車采用5～7件。有關數(shù)據顯示，2014年全球汽車毫米波雷達市場出貨量為1900萬件，預計到2020年，全球車載毫米波雷達將達到7200萬件，未來5年的年復合增速將達到24%左右。ADAS系統(tǒng)由三個模塊構成:感知層、認知與判斷層和執(zhí)行層。全球ADAS市場滲透率目前約為5%。是未來發(fā)展更具亮點的毫米波兩大應用領域?！? 在短距離通信和高速近場通信（NFC)應用中，近年毫米波波段正被廣泛的使用。但最近幾年，它卻在商業(yè)射頻應用領域得到了快速發(fā)展。②器件加工精度要求高。②易實現(xiàn)窄波束和高增益的天線，因而分辨率高，抗干擾性好，可分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節(jié)，毫米波系統(tǒng)更容易實現(xiàn)小型化。其中在極高頻EHF（30～300GHz）頻段內，波長（λ）為1～10mm的電磁波稱為毫米波（millimeter wave ，簡稱mm Wave）（見圖1所示）。 millimeter wave radar. 毫米波及其特性 通常把頻率高于300MHz的電磁波稱為微波。. . . . 基板材料在車載毫米波雷達中應用及技術進展 中電材協(xié)覆銅板分會顧問 祝大同摘要：本文對應用于車載毫米波雷達中的高頻基板材料在近年的技術發(fā)展作為了介紹與分析。二十世紀50年代創(chuàng)立了微波通信?！?00GHz，這頻段，按照雷達業(yè)內習慣劃分波段，由四個波段構成，即Ka段、U段、V段、W波段，各波段領域見圖1。③穿透等離子體的能力強。但是利用電波在大氣中衰減較大，適宜于近距離地面保密通信（例如利用60GHz頻波進行高度保密性的通信方式目前已得到采用）。隨著無信通信的頻譜擴展，商業(yè)射頻應用迅猛增長，而且朝著更高的頻率發(fā)展，比如汽車雷達，其工作頻率正由K波段向w波段發(fā)展(參考圖1)。無論從搭載汽車上的自動轉向和防撞等汽車電子系統(tǒng)應用，還是從第五代(5G)無線通信系統(tǒng)中為改善數(shù)據吞吐量和視頻性能，都共同需求提供信號傳輸?shù)膸挆l件，因此毫米波設備的作用和潛力已日益顯著[2]。 汽車將不再是代步工具，而將逐漸演化為移動智能終端。其中歐美地區(qū)最高，市場滲透率為10%左右，其系統(tǒng)主要裝配在奔馳、寶馬等豪華品牌汽車上。感知層是實現(xiàn)ADAS系統(tǒng)功能的第一步，它的相關硬件包括雷達和攝像頭等傳感器。毫米波雷達在汽車上應用，除汽車防撞雷達外，還正在向巡航控制、汽車無人駕駛等方面延伸。 汽車毫米波雷達用PCB受到毫米波雷達系統(tǒng)的要求驅動。 以77GHz毫米波雷達為例，它的設計過程中，主要以非常高的可靠性原則為主導，需要從系統(tǒng)、材料（包括電子電路基板及基板材料）、軟硬件、結構、測試驗證、生產工藝、一致性、低成本性、小型化等多方面考慮。這些都驅動著高頻基板及其基材生產企業(yè)之間此市場爭奪的加劇。 +50（50～150℃ ）TaconicTLF35APTFE生益科技S7136H碳氫化合物177?！盵1] 筆者認為，就具體車載毫米波雷達來講，對PCB基板材料提出的技術性挑戰(zhàn)包括三個方面：高頻電路的可靠性與一致性的挑戰(zhàn)；基板多層化的挑戰(zhàn)；基材用樹脂多樣化的挑戰(zhàn)。 車載毫米波雷達面臨著寬溫度范圍的應用環(huán)境，它對所用PCB及其基板材料的要求十分重要一點，就是構成的高頻電路的可靠性與一致性。通常情況下，微帶線和帶狀線技術只適用30GHz以內的高頻電路，而接地共面波導可用30GHz以上的電路。當頻率越提高，對PCB加工尺寸精度就要求高。研究Rogers公司在車載毫米波雷達產品用基板材料性能認識與開發(fā)技術推進，存在有由低至高的遞進變化過程?！笨煽闯?，當時對毫米波雷達用基板材料Dk、Df的穩(wěn)定一致性的認識重點及實現(xiàn)的著眼點，是主要解決基板材料的抗氧化性問題。這意味著即使在許多汽車毫米波設備面臨的惡劣工作環(huán)境下，如此低TCDk的電路材料其Dk值在設備工作溫度范圍內仍能保持非常穩(wěn)定的電氣性能。在對應毫米波頻段的寬溫度范圍的應用環(huán)境，基板材料實現(xiàn)高頻電路的可靠性和一致性方面，Rogers公司（羅杰斯）又是高頻基材技術一大新邁進?！币源丝梢姡? 車載毫米波雷達用基板材料的多層板PCB加工性是如此的重要。在多層板的電路設計上，目前多采用SIW(Substrate Integrate Waveguide 基片集成波導)工藝技術[8]、[10]。 （3）毫米波雷達用多層板有其制造技術正朝著較高層數(shù)、混合電路設計、積成法疊層制作方式、薄形化、無鉛化的方向發(fā)展。由此在多層加工性有所改善 的PTFE樹脂類高頻基板材料新品，在近年有了更多的不斷涌現(xiàn)。此基材的納米填料比例遠大于樹脂含量，并在PCB的鉆孔等影響可靠性
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