基板材料在車載毫米波雷達(dá)中應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)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(xiàn)中提出：“毫米波頻率對(duì)PCB材料提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。 表1 各CCL企業(yè)推出的適用于汽車防撞雷達(dá)用高頻基材的牌號(hào)及性能廠家產(chǎn)品牌號(hào)樹脂組成 類型 Dk(10GHz下) Df(10GHz下)Dk熱變化率, ppm/℃對(duì)應(yīng)24GHz系統(tǒng)的高頻基材RogersRO4835碳?xì)浠衔?77。 當(dāng)前，汽車防撞毫米波雷達(dá)的市場(chǎng)在迅速擴(kuò)大，普及步伐在加快。 其中基材對(duì)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(hào)的有效過渡以及加工方式等諸多問題會(huì)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(cè)、以及兩側(cè)門等位置，每輛小轎車采用5～7件。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年全球汽車毫米波雷達(dá)市場(chǎng)出貨量為1900萬件，預(yù)計(jì)到2020年，全球車載毫米波雷達(dá)將達(dá)到7200萬件，未來5年的年復(fù)合增速將達(dá)到24%左右。ADAS系統(tǒng)由三個(gè)模塊構(gòu)成:感知層、認(rèn)知與判斷層和執(zhí)行層。全球ADAS市場(chǎng)滲透率目前約為5%。是未來發(fā)展更具亮點(diǎn)的毫米波兩大應(yīng)用領(lǐng)域?！? 在短距離通信和高速近場(chǎng)通信（NFC)應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。②器件加工精度要求高。②易實(shí)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(biāo)或者更為清晰地觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)，毫米波系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)小型化。其中在極高頻EHF（30～300GHz）頻段內(nèi)，波長(zhǎng)（λ）為1～10mm的電磁波稱為毫米波（millimeter wave ，簡(jiǎn)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(dá)中應(yīng)用及技術(shù)進(jìn)展 中電材協(xié)覆銅板分會(huì)顧問 祝大同摘要：本文對(duì)應(yīng)用于車載毫米波雷達(dá)中的高頻基板材料在近年的技術(shù)發(fā)展作為了介紹與分析。二十世紀(jì)50年代創(chuàng)立了微波通信?！?00GHz，這頻段，按照雷達(dá)業(yè)內(nèi)習(xí)慣劃分波段，由四個(gè)波段構(gòu)成，即Ka段、U段、V段、W波段，各波段領(lǐng)域見圖1。③穿透等離子體的能力強(qiáng)。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(jìn)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(kuò)展，商業(yè)射頻應(yīng)用迅猛增長(zhǎng)，而且朝著更高的頻率發(fā)展，比如汽車?yán)走_(dá)，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(dòng)轉(zhuǎn)向和防撞等汽車電子系統(tǒng)應(yīng)用，還是從第五代(5G)無線通信系統(tǒng)中為改善數(shù)據(jù)吞吐量和視頻性能，都共同需求提供信號(hào)傳輸?shù)膸挆l件，因此毫米波設(shè)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(dòng)智能終端。其中歐美地區(qū)最高，市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)ADAS系統(tǒng)功能的第一步，它的相關(guān)硬件包括雷達(dá)和攝像頭等傳感器。毫米波雷達(dá)在汽車上應(yīng)用，除汽車防撞雷達(dá)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(dá)用PCB受到毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的要求驅(qū)動(dòng)。 以77GHz毫米波雷達(dá)為例，它的設(shè)計(jì)過程中，主要以非常高的可靠性原則為主導(dǎo)，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(jié)構(gòu)、測(cè)試驗(yàn)證、生產(chǎn)工藝、一致性、低成本性、小型化等多方面考慮。這些都驅(qū)動(dòng)著高頻基板及其基材生產(chǎn)企業(yè)之間此市場(chǎng)爭(zhēng)奪的加劇。 +50（50～150℃ ）TaconicTLF35APTFE生益科技S7136H碳?xì)浠衔?77?！盵1] 筆者認(rèn)為，就具體車載毫米波雷達(dá)來講，對(duì)PCB基板材料提出的技術(shù)性挑戰(zhàn)包括三個(gè)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(dá)面臨著寬溫度范圍的應(yīng)用環(huán)境，它對(duì)所用PCB及其基板材料的要求十分重要一點(diǎn)，就是構(gòu)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(shù)只適用30GHz以內(nèi)的高頻電路，而接地共面波導(dǎo)可用30GHz以上的電路。當(dāng)頻率越提高，對(duì)PCB加工尺寸精度就要求高。研究Rogers公司在車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品用基板材料性能認(rèn)識(shí)與開發(fā)技術(shù)推進(jìn)，存在有由低至高的遞進(jìn)變化過程。”可看出，當(dāng)時(shí)對(duì)毫米波雷達(dá)用基板材料Dk、Df的穩(wěn)定一致性的認(rèn)識(shí)重點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)的著眼點(diǎn)，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(shè)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(shè)備工作溫度范圍內(nèi)仍能保持非常穩(wěn)定的電氣性能。在對(duì)應(yīng)毫米波頻段的寬溫度范圍的應(yīng)用環(huán)境，基板材料實(shí)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(shù)一大新邁進(jìn)?！币源丝梢姡? 車載毫米波雷達(dá)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(shè)計(jì)上，目前多采用SIW(Substrate Integrate Waveguide 基片集成波導(dǎo))工藝技術(shù)[8]、[10]。 （3）毫米波雷達(dá)用多層板有其制造技術(shù)正朝著較高層數(shù)、混合電路設(shè)計(jì)、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(yuǎn)大于樹脂含量，并在PCB的鉆孔等影響可靠性
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