因为77/79GHz高级驾驶辅助系统的可预见性的潜在增长，很多非聚四氟乙烯的板材制造商都在寻找这方面应用的切入点。但是从电气特性及机械性能的可靠性要求来看，无玻纤的聚四氟乙烯陶瓷板依旧处于领导地位

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高可靠的板材才能用于安全与高可靠性的
77/79 GHz 应用
曼飞 1
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泰康利高频事业部, 爱尔兰, 穆林加
关键词: 高级驾驶辅助系统, 聚四氟乙烯, 无玻璃纤维编织布, 铜箔, 插入损耗
因为 77/79GHz 高级驾驶辅助系统的可预见性的潜在增
长，很多非聚四氟乙烯的板材制造商都在寻找这方面应
用的切入点。但是从电气特性及机械性能的可靠性要求
来看，无玻纤的聚四氟乙烯陶瓷板依旧处于领导地位。
热塑性材料聚四氟乙烯的介电常数和损耗因子在传感器
谐振频率的要求工作温度范围内的高一致性，几十年来
得到了射频和微波工业的认可。这也是为什么到目前为
止每一代 ADAS 都在使用这种类型的层压板的主要原因
之一。
这些年来只有一种这样的材料被广泛应用。2017 年另一
个类似的材料出现，各种性能和可靠性测试都显示它适
合 77/79GHz 的产品。它的特性也显示了它是新一代的板
材，可以满足下一代的 77/79GHz 高级驾驶辅助系统。
市场反馈超低粗糙度的电解铜箔比起压延铜，插入损耗
更低，成本更低。但这种铜箔只有与聚四氟乙烯压合在
一起，它的抗剥离强度才够高，即使是多次返工后。
图 1：ADAS 的应用
为什么我们现在都对 77/79GHz 高级驾驶辅助系统产品感
兴趣？虽然它出现了好久，但是量依旧很小。可是市场
的认可度和接受度都很高，这有点像很多年前的 ABS 系
统，开始是豪华车的配置到后来的标配。那不久的将来
77/79GHz 高级驾驶辅助系统也会有个指数级的增长——
因为所有的车厂都会配置。
安全和可靠性已经是整车厂的关键词。
图 2：77GHz ADAS 传感器（博世荣誉出品）
图 3：77GHz ADAS 传感器（博世荣誉出品）
基材特性Base Material Characteristics
高频电路板材料要求在一个很宽的温度范围内有稳定的
表现。图 4 显示了聚四氟乙烯板材介电常数在-50 to
+150 °C 稳定特性：
图 4：PTFE 基材从-50 到+150 °C 展现出非常稳定的 Dk 特性

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Likewise the gradient of DF over the same temperature range
is very low (图 5):
图 5：PTFE 基材从-50 到 +150 °C 的 Df
非聚四氟乙烯的有机树脂必然有着更高水平的自然电极
性——聚四氟乙烯中的碳氟键很短，在电场中不太容易
极化，而碳氧键容易极化，这也就意味着相对于频率的
稳定性就要更低一些
NF-30 是无玻钎布增强的聚四氟乙烯材料，只含有陶瓷
填料。 与现有的 77GHz 设计的层压板一样，它在三个方
向上都非常均匀。由于玻璃纤维的结构特性使得它在毫
米波的频率比较敏感，存在一定的各向异性。当然用平
织布会有改善，但并不能完全消除玻璃纱的影响。
近期的铜箔技术发展出现了“几乎没有粗糙度”的电解
铜【泰康利的同等级的 0.5 铜箔名为 ULPH】(图 6). 与传
统的低粗糙度电解铜箔相比这种铜箔表面处理更少，因
此会有更好的蚀刻精度和更小的铜箔粗糙度，换句话
说，可以做出更好的图形和更小的线宽公差。
图 6：VLP 铜箔与 ULPH 铜箔的对比（卢森堡铜箔荣誉出品）
值得注意的是，插入损耗得到了极大的改善——频率越
高越明显 (图 7.):
图 7：NF-30 0.5OZ 铜箔的几乎没有粗糙度（ULPH），反转铜
（CLHN） 与非常低粗糙度（CH）的插损对比
图 8： 1OZ 铜箔的几乎没有粗糙度（ULPH），压延（RA）与 非常低
粗糙度（HVLP）搭配不同的介质材料，测试到 110GHz 的插损
1oz 的超低粗糙度电解铜（ULP）、压延铜（RA）、低
粗糙度电解铜（HVLP）插损比较， 一直测到
110GHz,ULP 与 RA 铜之间的差距越来越大 (图 8).
热塑型基板的一个主要优点无论使用有机表面保护还是
化学锡，在多次重复 IR 回流焊后的测试后依旧有较高的
抗剥离强度。ULP 抗剥离强度的测试结果与 HVLP 几乎
差不多 (图 9).
图 9： 0.5OZ 几乎没有粗糙度（ULPH）的铜箔经过 3 次与 5 次 IR 回
流焊后的抗剥离强度
毫米波的测量

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所有的理论都是对的,然而在 77GHz 实际的 Dk 和插入损
耗测试 都不容易。采用波导连接器的谐振环测试 Dk,不
同长度的微带线测试插入损耗。 (图 10).
图10： Dk与插损的微带线谐振环测试图形
尽管 ULP 铜箔带来了损耗上的提高，但是在 77GHz 的时
候它也带来了 Dk 的偏移大约 0.1 (图 11).
图11：NF-30 Dk 随频率的偏移与铜箔类型有关
这种影响是由于铜箔的类型导致，但很容易在仿真软件
里进行调整。
谐振环在-40°C and at +125°C S21 测试体现了这一点偏移
(图 12):
图 12：S21 谐振环测量的在-40°C 和+125°C 频率偏移 （博世提供）
同时谐振环在 78~80GHz 的插入损耗也可以接受 (图 13):
图 13：S21 谐振环测量的在-40°C 和+125°C 插损 （博世提供）
大多数的 77/79 GHz ADAS PCB 是多层混压板, 只有第 1
层到第 2 层是 PTFE 材料.
PTFE 的高可靠性可以在下面 288 °C 的焊台上显示 (图 14
a-c):
图 14a: NF-30 288 °C 漂锡前
图 14b: NF-30 在做 288 °C 漂锡
图 14c: NF-30 288 °C 漂锡 30 分钟后: 没有起泡，没有爆板!
使用不同厚度（20 和 60mil）的 NF-30 钻孔,孔壁的除胶
和 PTH 的质量 ，显示了这个无玻纤材料没有问题 (图 15)

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图15: 20mil 与 60mil NF-30 的金属化孔，从 X 与 Y 方向看
1000 次冷热冲击循环-40°C to + 140°C 对于多层混压板是
极大的挑战 (图 16, 17)
图16: 多层混压板的热循环曲线 -40°C 到 + 140°C 1,000循环
1000 次冲击循环测试后没有任何问题:
图 17：NF-30 多层混压板切片 – NF-30 的多层板及盲孔；热循环前与热
循环后
即使经过 50 次的漂锡试验 (10 s at 288 °C)多层混压板依
然显示出很高的品质 (图 18)
图 18：NF-30 的多层混压板经过 50 次漂锡 ( 288 °C 10 秒)
高可靠的电气性能需要从层压板的生产现场就控制介电
常数。一个众所周知的顾虑就是陶瓷板在 PCB 制作过程中
的化学吸收。从下图可以看出：即使目前正在用的流行
材料也存在这样的问题，并导致一些在 77/79GHz 偏移。
最好是在没有污染的情况下完成 PCB 加工，NF-30 可以用
更好的配方来减少最常见的 PCB 化学药水的渗透和相互作
用。 图 19 是材料的介质，由于使用不同的填料和混合
方式导致了 NF-30 在经过 PCB 蚀刻加工后表现出更好的外
观。
图19:NF-30与其他材料比明显的可以减少化学药水的吸收
结论
NF-30 是真正的高可靠性射频材料，适用于 77/79GHz
ADAS 的多层混压板,全射频多层板以及双面板。无玻纤
聚四氟乙烯材料配合超低粗糙度电解铜箔——为供应链
提供安全及长期可靠性选择。
参考文献
除了一些特定的引用外，其他所有信息都是 Taconic 内部
测试信息

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个人简介
工程硕士：Manfred Huschka 的职业生涯一直在 PCB 工业
领域，大学毕业后在 Braun Ireland Ltd 从事 PCB 制造；后
来在 AlliedSignal Laminate Systems 从事 FR-4 材料的生产，
最高职位是欧洲区的技术总监；从 1997 年加入 Taconic，
从事 PTFE 材料的生产，在过去的 20 多年里，负责
Taconic 爱尔兰工厂的生产超过十年，目前的职位是全球
销售副总裁。