在5G基站中,PCB作为最基础的连接装置将被广泛使用。
首先5G基站的天线阵子需要使用PCB作为连接;其次5G基站的滤波器等元器件将大幅增加,需要使用一块单独的PCB来连接这些元器件;最后5G基站的CU/DU等部分也需要使用PCB。
5G建设初期,对于PCB的需求增量直接体现在无线网和传输网上,对PCB背板、高频板、高速多层板的需求较大。
目前PCB产业界广泛应用的基板材料是玻纤布增强的环氧型基材FR-4(环氧树脂玻纤布覆铜板),该材料是由一层或者多层浸渍过环氧树脂的玻璃纤维布构成。
因为它成本较低,且电气和机械性能适于多方面的需求,所以是应用最广的一类基板材料。但是FR-4的介电常数(ε)高达4.2-4.8以上,介质损失因子(tanδ)大于0.0015,难以满足高频应用的需求。
PCB上游原材料主要包括铜箔、玻璃纤维布、以及PTFE在内的特殊树脂和陶瓷等其他化工材料。
原材料中,铜箔是最主要的组成部分,约占覆铜板成本的30%-50%(取决于覆铜板的薄厚),它作为性能良好的导电体在PCB中起到导电和散热的作用。
此外,玻璃纤维布和特殊树脂也是重要的原材料,玻璃纤维布作为增强材料,起着绝缘和增加强度的作用;特殊树脂作为填充材料,起着粘合和提升板材性能的作用。
其中,PCB上游的特殊树脂领域目前国际领先的厂商还是以海外厂商为主,包括日本的三菱瓦斯、Panasonic、日立化成,美国的罗杰斯、伊索拉、泰康利,以及中国台湾的联茂、台光等。
为了满足高频高速PCB产品的可靠性、复杂性、电性能和装配性能等诸多方面的要求,许多PCB基板材料的厂商对特殊树脂进行了不同的改进。
在目前高速高频化的趋势下,较为主流的PCB材料包括聚四氟乙烯树脂(PTFE)、环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺三嗪树脂(BT)、热固性氰酸脂树脂(CE)、热固性聚苯醚树脂(PPE)和聚酰亚胺树脂(PI),由此衍生出的覆铜板种类超过130种。
对于基站PCB而言,最为重要的指标是介电特性、信号传输速度和耐热性,前两点上PTFE基板都具有较好的性能。
它是目前为止发现的介电性能最好的有机材料,优异的介电性能有利于信号完整快速地传输,这角度而言PTFE是5G时代基站PCB板的优选树脂材料。
但是,PTFE基板也有局限性,比如耐热性较差,加工性欠佳、成本较高等。
根据国内PCB龙头企业深南电路的招股说明书中的采购数据,可以知道PTFE板材在2017年的市场价格为600元(人民币:下同)/平方米。
假设其价格不变,五年之后也即2023年5G基站能全部建设完毕,可以推知单基站PTFE的价值为1875元,届时中国基站用PTFE需求空间为89.06亿元,全球基站用PTFE需求空间预期为127.23亿元。
目前生产PTFE的企业主要有科慕、大金氟化工、阿科玛、3M、德清科赛、浙江巨化集团等企业。
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