毫米波高頻高速覆銅基板Hydrocarbon樹脂材料技術

 

領域別:電路板日期:2020/12/18
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■ 技術說明
隨著全球數據流量大幅成長,PCIe4.0 傳輸速率將提升至16Gbps,比現行PCIe3.0 提升1 倍,資料處理速度提升的需求將帶動網路服務營運商及電信商更換新的設備。再者,5G 高頻高速網路即將實現且商轉的趨勢下,除了傳輸速率將達1~10Gbps,相較4G 提升10~100 倍外,5G 傳輸的頻率變高,涵蓋的範圍變小,5G 基地台的需求也將隨之增加。尤其在基地台天線方面,採用巨量天線(Massive MIMO) 與毫米波高頻傳輸技術,將遠端射頻模組(RRU) 和天線合而為一成為AAU(Active Antenna Unit),將增加大型基地台的PCB 的使用量,天線數量將由十幾根增加至上百根,預估所需要建置的基地台數量較4G 增加1.3~1.5 倍。根據工研院IEK 2020 的市調報告,5G 基地台的PCB 用量是4G 的1.55 倍,5G 大型基地台PCB 價值是4G 的2.6 倍。
 
為實現高頻高速的傳輸需求,過去PCB 材料為傳統的FR-4,其Dk 值一般為5.0 左右,Df值為0.04,已無法因應5G 通訊產業對於介電常數(Dielectric constant; Dk) 需小於3.5,低損耗因子(Dissipation factor; Df) 須小於0.003 之要求。而且搭配毫米波傳輸所需之基板材料,必須達到更高的可靠度與穩定度,尤其在耐熱度與導熱的特性更是其中關鍵。有鑑於此,工研院材化所研發高頻銅箔基板Hydrocarbon 樹脂材料與配方系統,利用分子單體結構設計導入低極性單體,降低極性分子的比例,並抑制分子的運動等結構調控與配方組成,將低介電特性與高導熱性能結合在同一材料系統,以符合未來5G 毫米波之相關電路板材料。
 
■ 技術特徵
由於寡聚物具有高熱安定性以及在有機溶劑中擁有良好的溶解度,有利於加工性,且與印刷電路板材質之樹脂具有良好之可相容性。本專利技術,利用兩種不同型態之碳氫化合物(Hydrocarbon) 樹脂,藉由聚合反應將第一單體( 例如:乙烯基降冰片烯) 與第二單體( 例如:降冰片烯) 共聚合,獲得一低極性之寡聚物,其化學結構中具備可交聯之官能基,有利於後續應用於基板材料中,增加基板材料的機械強度及優異的電氣特性。
 
上述寡聚物的組成物及包含其固化物或半固化物的複合材料( 例如為一預浸片),可作為高頻基板材料,解決插入損失(Insertion Loss) 的問題。此低介電損耗、低損耗軟板樹脂系統,具低分子量(Mn 1,000~2,500;PDI 1.3~2.2)、良好的溶解度:>60 wt% in toluene、Dk/Df ≤ 2.5/0.002@80GHz,且符合軟板連續塗佈生產性。
 
■ 技術規格
圖一、工研院材化所毫米波銅箔基板材料技術與國外Benchmark 廠商比較
圖一、工研院材化所毫米波銅箔基板材料技術與國外Benchmark 廠商比較
 
■ 應用範圍/領域
● 高頻基板材料
● 5G 毫米波手機 /小基地台 / 伺服器
 
■ 技術成果
本技術結合新型 Cyclic Olefin Oligomer 樹脂系統,並依據 5G 行動通訊裝置所需之低損耗電路板材料的規格開發低損耗基板材料,以期於5G 毫米波系統應用。
 
表一、工研院材化所新世代銅箔基板樹脂材料─環烯烴寡聚物與國際品牌比較
表一、工研院材化所新世代銅箔基板樹脂材料─環烯烴寡聚物與國際品牌比較
 
■ 專利/技術資訊
專 利 組 合 名 稱:毫米波高頻高速覆銅基板 Hydrocarbon樹脂材料
專利標的:材料、結構、組合物/組成物
專利組合案件數:4案12件
專利/技術成熟度:雛型
技術發展潛力:80%
國別分布:TW、US、CN
合作方式:專利讓與/授權、技術授權、 合作開發
 
■ 洽詢窗口
工研院 材料與化工研究所  康靜怡    
Tel:03-5916928、Email:kang@itri.org.tw 

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