5G產(chǎn)品的PCB材料和設(shè)計(jì)要求

PCB 是每個(gè)電子產(chǎn)品的核心。它們不僅促進(jìn)組件之間的電氣連接，而且還傳輸各種信號(hào)和電流。隨著5G技術(shù)的發(fā)明，電路板必須滿足哪些材料和設(shè)計(jì)要求？

與 4G 不同，5G 系統(tǒng)的部署將迫使設(shè)計(jì)人員考慮為智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)和電信設(shè)備設(shè)計(jì)印刷電路板。由于 5G 系統(tǒng)需要高傳輸速度、寬帶寬和最小延遲，因此設(shè)計(jì)人員必須以高精度進(jìn)行以滿足這些要求。

5G 設(shè)計(jì)要求

如果你比較和對(duì)比各種網(wǎng)絡(luò)需求，你會(huì)從不同的地方得到分散和相互沖突的信息。全球預(yù)計(jì)在今年年底前將新增 30 億個(gè)移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。5G 產(chǎn)品旨在提供快 10-20 倍的數(shù)據(jù)速率——與 4G 同類(lèi)產(chǎn)品相比，每平方公里的流量增加近 1000 倍，鏈路數(shù)量增加 10 倍。此外，5G 旨在提供 1 毫秒的延遲——是 4G 網(wǎng)絡(luò)延遲的 10 倍。

5G 系統(tǒng)也將在比 4G 和 3G 系統(tǒng)更高的頻率下工作。因此，移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電路板必須支持更高的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率和頻率。這將把不同的信號(hào)設(shè)計(jì)擴(kuò)展到最大容量。請(qǐng)記住，4G 系統(tǒng)的工作頻率為 600MHZ-5.925GHZ。他們的 5G 同行將更高的頻率水平擴(kuò)展到毫米波。

在 5G 網(wǎng)絡(luò)板中創(chuàng)建無(wú)線通信容量時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)考慮每個(gè)站的帶寬。4G中的站帶寬為20MHz，5G產(chǎn)品為100MHz?，F(xiàn)有 IC 可以支持 5G 產(chǎn)品中擴(kuò)展的頻率和速度，但電路板材料將顯著決定其性能。

為 5G 系統(tǒng)選擇 PCB 材料

從上面的討論可以看出，5G產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要高頻多樣的信號(hào)。除了典型的高速設(shè)計(jì)和高頻布局指南外，使用合適的 PCB 材料可以抑制信號(hào)損失并確保出色的信號(hào)質(zhì)量。由于 5G 產(chǎn)品使用混合信號(hào)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)阻止模擬和數(shù)字 PCB 部件之間的電磁干擾，并將其 PCB 設(shè)計(jì)為符合 FCC EMC 標(biāo)準(zhǔn)。

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)的高需求，PCB 基板制造商已開(kāi)始制造與標(biāo)準(zhǔn) FR4 材料相比介電常數(shù)低的材料。即使頻率更高，這些新的 5G 材料也比 PTFE 材料顯示出最小的損耗。

5G 產(chǎn)品的電路板需要高速和高頻率運(yùn)行的處理器和放大器。您可以使用熱管理來(lái)減少這些組件中的輸出差異。傳熱和熱系數(shù)是5G產(chǎn)品必不可少的基板因素。PCB操作產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致溫度升高，導(dǎo)致介電性能緩慢下降。

第一個(gè)方面的好處是可以理解的：具有高傳熱能力的材料可以有效地將溫度從源頭傳導(dǎo)出去。它是高速和高頻率應(yīng)用的絕佳選擇。另一方面，熱系數(shù)因子的好處并不明顯。介電常數(shù)變化會(huì)導(dǎo)致沿交叉點(diǎn)分布。在極少數(shù)情況下，高分布會(huì)沿著傳導(dǎo)線產(chǎn)生信號(hào)回波。

無(wú)論您將使用何種材料設(shè)計(jì)用于 5G 應(yīng)用的 PCB，您都必須遵守標(biāo)準(zhǔn)電路板設(shè)計(jì)實(shí)踐，以在整個(gè)交叉點(diǎn)實(shí)現(xiàn)恒定阻抗。例如，您應(yīng)該使用快速走線來(lái)布置 RF 信號(hào)線的走線。此外，您應(yīng)該嚴(yán)格調(diào)節(jié)導(dǎo)體測(cè)量以產(chǎn)生恒定阻抗。您應(yīng)該記住的其他通用 PCB 設(shè)計(jì)指南是：

使用較少的阻焊層：由于大多數(shù)阻焊層具有較高的吸水能力，因此使用更多的阻焊層會(huì)導(dǎo)致更多的水分吸收，從而導(dǎo)致較高的介電損耗。

使用平滑和規(guī)則的軌跡：標(biāo)準(zhǔn)趨膚深度與頻率間接相關(guān)。因此，它在高頻板上會(huì)很淺。粗糙的表面會(huì)產(chǎn)生粗糙的軌跡，從而增加電阻損壞。

使用具有最小 Dk 值的底物：Dk 值隨頻率持續(xù)增加。因此，建議選擇具有最小 Dk 值的基板。

結(jié)論

PCB 設(shè)計(jì)人員和組件制造商必須為即將到來(lái)的 5G 革命做好準(zhǔn)備?？紤]到我們上面討論的幾點(diǎn)，他們將走上正軌，并從對(duì)高頻板和組件的高需求中獲得巨大收益。

審核編輯：郭婷