氟系高频印制板应用与基板材料简介

電子設 涓哳l化是發展趨勢,尤其在無線網路、衛星通訊的日益發展,資訊產品走向高速與高頻化,及通信產品走向容量大速度快的無線傳輸之語音、視像和資料規範化.因此發展的新一代產品都需要高頻基板。
高頻印製電路板應用如下：
應用場所使用頻率
Cellular & Pager Telecom.13 GHz
個人接收基地台或衛星發射1324 GHz
汽車防碰撞系統(CA)75GHz
直播衛星系統(DBS) 13GHz
衛星降頻器(LNB/LNA) 23GHZ
家庭接收衛星1214GHz
全球衛星定位系統(GPS) -40 85℃1.57/1.22GHz
汽車、個人接收衛星2.4GHz
無線攜帶通信天線系統14GHz
衛星小型地面站(VSAT) 1214GHz
數位微波系統(基站對基站接收) 1038GHz
對於上表中衛星系統、移動電話接收基站等通信產品必須應用高頻電路板，在未來幾年又必然迅速發展,高頻基板就會大量需求。
高頻基板材料的基本特性要求有以下幾點:
(1) 介電常數 (Dk)必須小而且很穩定，通常是越小越好信號的傳送速率與材料介電常數的平方根成反比，高介電常數容易造成信號傳輸延遲。
(2) 介質損耗 (Df)必須小，這主要影響到信號傳送的品質， 介質損耗越小使信號損耗也越小。
(3) 與銅箔的熱膨脹係數儘量一致，因為不一致會在冷熱變化中造成銅箔分離。
(4) 吸水性要低、吸水性高就會在受潮時影響介電常數與介質損耗。
(5) 其他耐熱性、抗化學性、衝擊強度、剝離強度等亦必須良好。
一般來說,高頻可定義為頻率在1GHz以上.目前較多採用的高頻電路板基材是氟糸介質基板，如聚四氟乙烯(PTFE)，平時稱為特氟龍，通常應用在5GHz以上。另外還有用FR-4或PPO基材，可用於1GHz10GHz之間的產品，這三種高頻基板物性比較如下。
物性氟系高分子陶瓷 PPO環氧FR-4
介電常數 (Dk)3.00.04 3.380.05 4.4
介質損耗(Df)10GHz 0.0013 0.00270.02
剝離強度 (N/mm)1.04 1.05 2.09
熱傳導性 (W/m/0K)0.50 0.64 --
頻率範圍300MHz40GHz800MHz12GHz 300MHz4GHz
溫度範圍 (℃)-55 ～ 288 0 ～ 100-50 ～ 100
傳輸速度 (In/sec) 7.956.955.82
吸水性 (%)低 中高
現階段所使用的環氧樹脂、PPO樹脂和氟系樹脂這三大類高頻基板材料,以環氧樹脂成本最便宜,而氟系樹脂最昂貴;而以介電常數、介質損耗、吸水率和頻率特性考慮,氟系樹脂最佳,環氧樹脂較差。當產品應用的頻率高過10GHz時,只有氟系樹脂印製板才能適用。顯而易見， 氟系樹脂高頻基板性能遠高於其他基板，但其不足之處除成本高外是剛性差，及熱膨脹係數較大。對於聚四氟乙烯(PTFE)而言，為改善性能用大量無機物(如二氧化矽SiO2)或玻璃布作增強填充材料，來提高基材剛性及降低其熱膨脹性。另外因聚四氟乙烯樹脂本身的分子惰性，造成不容易與銅箔結合性差，因此更需與銅箔結合面的特殊表面處理。處理方法上有聚四氟乙烯表面進行化學蝕刻或等離子體蝕刻，增加表面粗糙度或者在銅箔與聚四氟乙烯樹脂之間增加一層粘合膜層提高結合力，但可能對介質性能有影響。
整個氟系高頻電路基板的開發,需要有原材料供應商、研究單位、設備供應商、PCB製造商與通信產品製造商等多方面合作,以跟上高頻電路板這一領域快速發展的需要。