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高速低介電質損耗押出成形

1月 11, 2016 By

高速低介電質損耗押出成形 

樂榮是世界上唯一一家將所有高速介電質技術集於一個設備中的電纜製造公司,而這個技術與設備則由我們的一組工程師研發團隊所管理設計。

同軸電纜技術由英國工程師暨數學家奧利弗‧黑維塞(Oliver Heaviside)發明,並於1880年申請專利。

頻寬的持續增加與盡可能降低傳輸耗損,仍是今日我們對傳輸線的追求目標。

中空介電質(airspace dielectrics)和珠狀(竹)盤介電質的結構(beaded disc dielectric constructions)最先一開始被用來解決通信產業所面臨的問題。

1933年,雪昆諾夫(Dr. Schelkunoff)博士加入西方電氣公司的研究部門,展開了波導傳播的分析研究。

介電質技術的突破

另一個介電質的技術突破,讓我們今天仍然受益,發生在1953年。貝爾(Bell)和勞依德(F.B. Lloyds)先生在美國西方電汽(Western Electric Co.)公司發展同軸傳輸線發泡技術,引入空氣壓縮聚乙烯,從而降低了電容和插件損耗。

勞依德的研發團隊成立於英國,在1930年發表這項專利技術。然而後續卻花了好幾年的時間,和無數工程技術人員的心血,才逐漸完善了介電質的技術。事實上,甚至直到今天,樂榮仍然投注大量的研發團隊資源,讓公司能在對傳輸速度需求不斷增長的今天,以不斷進步的介電質技術,滿足頻寬的日益增加,走在產業最前沿。

杜邦Airquick聚合物技術   

樂榮很榮幸能與眾多各式各樣位於產業前沿的複合製造商合作,而其中之一就是杜邦公司。

杜邦的Airquick聚合物發泡技術包括了成核劑(nucleating agents)和基礎聚合物,能夠同時提高加工效率和終端產品的使用性能。

這種新的鐵氟龍(Teflon)含氟聚合物發泡樹脂,讓電線、電纜能廣泛面對數據傳輸中各式各樣的應用。例如:數據中心,局部區域聯網,軍用和商用飛機的數據通信。

樂榮提供各式各樣的杜邦發泡產品,讓高速傳播介電質能在低耗損同軸電纜中使用。不同的電纜配對裝置,能針對如數據中心、醫療電纜等各式不同的對象,達到低損耗和小尺寸(例如MCX系列)的要求。這是藉由格式均勻的小泡孔結構,以及發泡物與導體之間的完美貼合,產生優異SI性能表現的結果。

物理發泡的好處 

物理發泡是一個比較複雜的過程,但它的好處在於能夠處理一些必需經過複雜加工程序才能生產的產品。物理發泡需要高壓氣體注入系統,將氣體以臨界速度引入熔融流,才能帶來最大化吸收。

取決於不同的材料,發泡後的空隙含量最多可提高60%,但一般說來低介電常數可以從通過較低散逸因子的化學發泡過程而獲得。

樂榮擅長在製造過程中巧妙利用物理和化學兩種方法,但對於所有嚴格要求性能表現的產品,我們都會使用雙皮發泡(Skin/Foam/Skim)技術來增強發泡結構的物理穩定性。

 

雙皮發泡介電技術  

現代通信技術,無論在數據中心或寬頻GSM的應用,都在創造低插入耗損(low insertion loss)且價格合理的產品。

物理發泡提供徹底解決上述挑戰的辦法,生產具有更高價值的低插入耗損電纜。

此外,這種押出技術,透過三層雙皮發泡結構,消除(或至少降低)傳輸線幾何結構在押出、捲曲或在下游電線廠加工時,發生變化所帶來的負面效應,以確保最理想的機械性能。

 

三層介電科技  

近年來,數據傳輸速度和能力都以指數化速度增長,電纜零部件的運作頻率也同樣以指數化速度向上增長。

各式各樣能有較低插入耗損(lower insertion loss)的傳輸線,常數(介電質衰耗因素)和低介電常數,同時成本上又具吸引力的產品,如今有很高的市場需求。

樂榮則以自行設計開發出的聚乙烯當基底原料,在用最少成核劑(nucleating agents)的情況下,讓產品的發泡結構能均勻地分散在整個介電質結構中,以此來回應市場的需求。

雙皮發泡氮氣添加絕緣技術,由LOROM與相關下游設備製程廠商獨立研發,讓這眾所周知的困難,有了可靠的解決方法。

世界上許多高速電纜公司仍然在高速電纜中使用固態介電質。因為雙皮發泡的製造過程與整個製程相當具有挑戰性,沒有所謂現成的標準設備。

樂榮的競爭優勢就在於研發團隊,他們有能力製造電纜的相關機械設備,而這也正是樂榮優異的能力與走過足跡中不可或缺的重要一環。

 

成功發泡的泡孔成核 

對泡孔成核的掌握相當重要,這攸關在最後的發泡結構中,是否能獲得精細且均勻的泡孔結構。這往往是由數個要素相互關連作用所形成的一個複雜領域。

影響泡孔成核的主要因素:

較高的壓力降速度在眼模中會明顯增加泡孔密度,不論氣體發泡劑或所添加成核劑的濃度多寡。

高剪切速率對泡孔成核扮演重要角色。

越高濃度的發泡劑與氣體,泡孔密度也越高。

額外添加成核劑是最常見、用來控制發泡過程中泡孔成核的方法。成核劑其實基本上就是由分散良好的固體顆粒所組成,這些顆粒之後就會成為泡孔成核發生的位置。

在封閉迴路控制系統中的FFT測量,能確保所有攸關產品訊號完整、性能優異的必要參數之一致性。

 

氣體注入發泡鐵弗龍  

 高速低損耗介電含氟聚合物泡沫,是由直流電驅動器和精確的溫度調節器所啟動的精細控制押出設備所產生的。

氣體注入過程是透過一個高壓計量系統,這個系統使用了多級螺桿設計,以便氣體以正確的比例,在正確的熔融溫度中,和基礎聚合物進行混合。。

樂榮在押出過程中的每一個細節都進行嚴格監控,經由正確的操作,才能產出高性能的介電質。這意味最終的發泡體具有均勻的結構,能提供較低的損失和優異的性能。

這種物理發泡過程中可產生完美而分散的的孔狀結構,而要做到如此,仍需仰賴樂榮閉鎖迴路系統的掌控。

樂榮的押出系統在製造高效能介電質時,能即時預測和控制電流、直徑以及與控制迴路(關係到調節線速和冷卻位置)相接的同心度量規(concentricity gauges)。

通過將氣體注入FEP或PFA等絕緣材料聚合物中形成孔洞,能讓介電質有顯著效能提升。樂榮有能力掌握遍布於介電材料上孔狀氣泡的大小和分佈,同時避免介電性能的明顯下降。

發泡介電質的重要  

發泡電介質與傳統熔融押出技術相比,有底下顯著優點:

  • 低介電常數
  • 重量和體積的減少
  • 損耗或衰減的減少
  • 傳播的速度增加
  • 低電容並且減少尺寸提高阻抗

塑膠材質的化學與物理發泡    

 

對應用於電線和電纜的塑膠材質發泡,一般說來是通過化學或物理兩種方法來完成。讓我們先從二者的特性和好處說起。

在製作上,化學法是一個相對簡單的過程,因為在押出過程中,塑膠粒會與基礎塑膠結合,並在塑料押出的加熱過程中產生氣泡。

當材料加熱到一個程度,氣體形成,在機器停止運作後,壓力下降,氣體形成的孔洞膨脹,便形成了氣孔。孔狀結構通常會均勻分布,然而組成成分和混合物仍然對氣體的膨脹有所影響。

典型的擴展比例可輕易地達到30 – 40%,同時氣孔的分佈則呈相對均勻的小空隙。唯一值得我們深思的可能負面效應是,用來促使氣孔膨脹的化學物殘餘,因為它們在產品被高頻率地使用後,可能會對產品的絕緣性質產生不良影響。

三重串聯押出製程    

 我們的三串聯押出製程生產的雙皮發泡結構,使發泡結構被壓縮封裝在兩層固體材之間。

這樣的複合結構,讓樂榮的產品在後續處理過程中,具備良好的抗壓性,同時讓絕緣材料與導體之間有更好的附著效果。

總體說來,這一較佳的絕緣結構讓我們的微型雙軸或同軸產品,不論在後續的機械加工流程中,還是在傳輸性能表現上,都比起單純發泡或單層發泡絕緣體的表現要來得好。

三層技術  

雙皮發泡介電建立在三層技術上:

第一層是用固態PE包覆內部導體:

  • 防止任何空隙接近中心導體
  • 創造良好的附著力
  • 密封、排除任何腐蝕

第二層是將物理發泡PE氣體注入發泡介電質:

  • 更高程度的膨脹會因為還有內、外皮而可能
  • 更低的損耗和更小的尺寸

第三層用固態PE包覆介電質

  • 更強的幾何形塑,增加抗外力性
  • 藉由外皮防止濕氣入侵

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自從1988年成立以來,樂榮集團經歷過一段銷售急速成長的時期,因為我們已成為多家世界500強企業的首選供應商。而這樣的成功則歸因於我們充滿熱情和持續專注於爭取最具競爭力的價格,在市場上為廣大客戶提供最優質的產品和服務。也正是這樣的理念,成為我們使命的基礎,從而讓我們得到全球認可, 漸漸成為業界內高品質電子零組件的首選供應商。

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