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5G产品的PCB材料和设计要求

星星科技指导员 2022-06-27 15:14 次阅读

PCB 是每个电子产品的核心。它们不仅促进组件之间的电气连接,而且还传输各种信号电流。随着5G技术的发明,电路板必须满足哪些材料和设计要求?

4G 不同,5G 系统的部署将迫使设计人员考虑为智能手机物联网和电信设备设计印刷电路板。由于 5G 系统需要高传输速度、宽带宽和最小延迟,因此设计人员必须以高精度进行以满足这些要求。

5G 设计要求

如果你比较和对比各种网络需求,你会从不同的地方得到分散和相互冲突的信息。全球预计在今年年底前将新增 30 亿个移动和物联网产品。5G 产品旨在提供快 10-20 倍的数据速率——与 4G 同类产品相比,每平方公里的流量增加近 1000 倍,链路数量增加 10 倍。此外,5G 旨在提供 1 毫秒的延迟——是 4G 网络延迟的 10 倍。

5G 系统也将在比 4G 和 3G 系统更高的频率下工作。因此,移动和网络设备的电路板必须支持更高的数字数据速率和频率。这将把不同的信号设计扩展到最大容量。请记住,4G 系统的工作频率为 600MHZ-5.925GHZ。他们的 5G 同行将更高的频率水平扩展到毫米波。

在 5G 网络板中创建无线通信容量时,设计人员还应考虑每个站的带宽。4G中的站带宽为20MHz,5G产品为100MHz。现有 IC 可以支持 5G 产品中扩展的频率和速度,但电路板材料将显着决定其性能。

为 5G 系统选择 PCB 材料

从上面的讨论可以看出,5G产品的设计需要高频多样的信号。除了典型的高速设计和高频布局指南外,使用合适的 PCB 材料可以抑制信号损失并确保出色的信号质量。由于 5G 产品使用混合信号,设计人员应阻止模拟和数字 PCB 部件之间的电磁干扰,并将其 PCB 设计为符合 FCC EMC 标准。

为了应对未来的高需求,PCB 基板制造商已开始制造与标准 FR4 材料相比介电常数低的材料。即使频率更高,这些新的 5G 材料也比 PTFE 材料显示出最小的损耗。

5G 产品的电路板需要高速和高频率运行的处理器放大器。您可以使用热管理来减少这些组件中的输出差异。传热和热系数是5G产品必不可少的基板因素。PCB操作产生的热量会导致温度升高,导致介电性能缓慢下降。

第一个方面的好处是可以理解的:具有高传热能力的材料可以有效地将温度从源头传导出去。它是高速和高频率应用的绝佳选择。另一方面,热系数因子的好处并不明显。介电常数变化会导致沿交叉点分布。在极少数情况下,高分布会沿着传导线产生信号回波。

无论您将使用何种材料设计用于 5G 应用的 PCB,您都必须遵守标准电路板设计实践,以在整个交叉点实现恒定阻抗。例如,您应该使用快速走线来布置 RF 信号线的走线。此外,您应该严格调节导体测量以产生恒定阻抗。您应该记住的其他通用 PCB 设计指南是:

使用较少的阻焊层:由于大多数阻焊层具有较高的吸水能力,因此使用更多的阻焊层会导致更多的水分吸收,从而导致较高的介电损耗。

使用平滑和规则的轨迹:标准趋肤深度与频率间接相关。因此,它在高频板上会很浅。粗糙的表面会产生粗糙的轨迹,从而增加电阻损坏。

使用具有最小 Dk 值的底物:Dk 值随频率持续增加。因此,建议选择具有最小 Dk 值的基板。

结论

PCB 设计人员和组件制造商必须为即将到来的 5G 革命做好准备。考虑到我们上面讨论的几点,他们将走上正轨,并从对高频板和组件的高需求中获得巨大收益。

审核编辑:郭婷

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