基板材料在車載毫米波雷達中應用的技術進展(編輯修改稿)
2025-06-09 23:44 本頁面
【文章內容簡介】 ，會影響電路中的信號相位，造成相位差異。77GHz車載雷達的電路特別注重傳輸線相位差異的影響，有效介電常數的差異，有效介電常數的差異會影響電路中的信號相位，進一步導致相位差異。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。該公司在2013年左右發(fā)放的微波基板材料產品宣傳資料中是這提出的[7]：現代汽車“防碰撞、倒車雷達所用頻率在24GHz，為此，對于滿足此要求的微波基板材料，必須接受長時間和高溫氧化作用環(huán)境。對于傳統(tǒng)微波基板材料而言，長時間的氧化會導致基板材料Dk和Df的微弱增長。為此羅杰斯公司研發(fā)了RO4835微波基板材料，相較于傳統(tǒng)的RO4350B，該材料的抗氧化性有了顯著提升?！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的著眼點，是主要解決基板材料的抗氧化性問題。而在2016年初Rogers公司公開發(fā)表的研究文獻[2]，則表現出在前者提及的認識上和產品性能上的飛躍。文獻提出：“應用于毫米波設備的電路材料的另一個重要參數是TCDk, 該參數是衡量材料Dk隨溫度的變化特性。R03003材料的TCDk為3 pmm/℃。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?！笨煽闯?，它的此方面技術新亮點主要表現兩方面：其一，近幾年，Rogers公司已將汽車毫米波設備用基材性能改進、提高的重點，由提高“抗氧化性”轉到Dk適應“寬溫度范圍”性能上。隨之還提出了考核Dk隨溫度變化特性的新指標項目（TCDk：Dk熱變化率）；其二，Rogers公司新推出的PTFE樹脂型R03003。為了減少毫米波頻段電路的阻抗和相位產生差異，這種新型層壓基材采用了無玻纖布補強。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。 基板多層化的挑戰(zhàn) 77GHz車載毫米波雷達多為多層板（4L6L）結構設計，這給過去多用于單雙面高頻PCB上的高頻基板材料來講，帶來了性能新需求的巨大挑戰(zhàn)。它具體表現在：目前市場的主流基材——TPFE樹脂類基板材料需要在多層板加工性上得到改善，本身在加工性表現好的非TPFE樹脂型基板材料在此市場競爭中獲得了更多的機遇。世界第二大高頻基板材料生產廠Taconic（泰康利）公司在近期的技術報告[5]中提出：對于mm Wave頻段的PCB材料選擇主要遵循三點：低并且穩(wěn)定的介電常數，使用超光滑的銅箔，能夠進行復雜結構PCB加工（多層和密集PTH孔）?！币源丝梢?， 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。車載毫米波雷達用PCB的多層化，具有如下幾方面的特點： （1）毫米波PCB通常是多層結構，微帶線和接地共面波導電路通常位于多層結構的最外層。將越來越多的功能封裝到集成電路（IC）中，搭載在一塊基板上，以滿足高速數字和射頻兩方面需求。這種混合RF/數字電路基板往往需要非常緊湊節(jié)距的多層板分不同電路功能層來實現。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]。 (2)毫米波在整個微波領域中屬于極高頻率（EHF）范圍，高頻率越高，要求的電路尺寸精度要越高。多層板各層的PCB加工誤差，對不同電路的關鍵性能造成的差別影響就更嚴重。對PCB工藝流程(比如鉆孔、電鍍)有更為嚴密的檢查，以確保產品的可靠性、一致性。 （3）毫米波雷達用多層板有其制造技術正朝著較高層數、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。鑒于以上的車載毫米波雷達用PCB的多層化特點，對所用高頻基板材料的尺寸穩(wěn)定性、耐CAF性、鉆孔加工性、層壓成型加工性、半固化片熔融態(tài)流動的電路間填充性、樹脂基材與低輪廓銅箔（或表面光滑銅箔）的接合性、層間接合性、高模量等要求，比一般高頻基板材料（如微波中低高頻段區(qū)用高頻基板材料）更加嚴格。多層板的加工性，始終是PTFE樹脂類高頻基板材料的性能上“短板”。近幾年興起的毫米波雷達用PCB多層化發(fā)展大潮下，PTFE類CCL生產企業(yè)在技術上攻關的課題，主要著眼于提高多層加工性方面。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。 例如[8][4]，2015年Taconic公司在世界上率先問世了納米級填料的PTFE樹脂玻纖類覆銅板產品EZIO28(即TAL28)。它對應77GHz～79GHz車載毫米波雷達系統(tǒng)配套的高頻基板材料（主要性能參見表1）。EZIO28在制造技術上顛覆了原有的含填料的PTFE樹脂玻纖基覆銅板的填料填充量低于樹脂量的傳統(tǒng)慣例。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的加工性能上得到提高。另外，由于填料粒徑微小，克服了因原填料粒徑較大在壓制成型中增大了銅箔表面粗糙度問題的出現。 再例如，Rogers公司在近一、兩年中推出專為毫米波設備應用“量身定做”的R03003TM層壓板。它是由陶瓷填充的PTFE材料、無玻纖布增強而制成。它在宣傳詞中宣稱[2]：“因其卓越的高頻性能和材料特性已經成為79GHz汽車傳感器和雷達系統(tǒng)的首選電路材料。它在10 GHz時其Z向(厚度)介電常數(Dk ),偏差嚴格控制在177?！毙麄鞑牧现刑貏e強調其加工性的改進：“高的CTE值意味著溫度變化時，介電材料將產生更多的擴張和收縮，而如銅等金屬產生的形變小，從而將導致介質材料上方和電鍍通孔內的導體產生機械壓力和形變。
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