RF-enheten i en 5G-basstation ansvarar för kärnfunktionerna för att sända, ta emot och förstärka 5G-signaler. Dess arbetsmiljö måste klara av utmaningar som högfrekvent signalöverföring, hög-effektuppvärmning och komplexa utomhusförhållanden (som temperaturfluktuationer, fuktighetsförändringar, elektromagnetiska störningar). Som "signalöverföringsbärare" och "komponentbärarplattform" för RF-enheten, påverkar valet av PCB direkt signalintegriteten, värmeavledningseffektiviteten och-tillförlitligheten på lång sikt för RF-enheten. Följande beskriver de viktigaste valpunkterna för 5G-basstations RF-enhets PCB från fem kärndimensioner för att säkerställa kompatibilitet med praktiska tillämpningsbehov.
1, Val av substrat: prioritera att säkerställa hög-signalöverföringsprestanda
RF-enheten för 5G-basstationer behöver sända en stor mängd hög-signaler, och de elektriska egenskaperna hos substratet bestämmer direkt signalöverföringsförlusten och stabiliteten. Vid val bör särskild uppmärksamhet ägnas åt substratets-högfrekventa anpassningsförmåga.
Även om vanliga FR-4-substrat har lägre kostnader, lider de av betydande signalförluster och distorsion i hög-scenarier, vilket gör det svårt att uppfylla kraven för 5G RF-enheter. Prioritet bör ges till val av substrat speciellt utformade för höga frekvenser. Dessa substrat kan effektivt minska den dielektriska förlusten och den dielektriska konstantstabiliteten hos högfrekventa signaler genom att optimera hartssammansättningen och glasfiberstrukturen. Låg dielektrisk förlust kan minska energiförbrukningen för signaler under överföring, vilket säkerställer att signalstyrkan uppfyller standarderna; Stabil dielektricitetskonstant kan undvika fluktuationer i signalöverföringshastigheten orsakade av miljöförändringar (som temperaturökning), vilket säkerställer synkronisering och noggrannhet hos 5G-signaler.
Samtidigt måste den termiska stabiliteten hos substratet också noggrant övervägas. Under driften av 5G RF-enheter genereras en betydande mängd värme. Om den termiska expansionskoefficienten för substratet är för hög är det lätt att kortet deformeras vid höga temperaturer, vilket kan resultera i att lodförbanden faller av eller kortsluter. Därför är det nödvändigt att välja ett substrat med låg värmeutvidgningskoefficient och utmärkt högtemperaturbeständighet för att säkerställa att substratet kan bibehålla strukturell stabilitet under långa-högtemperaturförhållanden utan att påverka den normala driften av RF-enheten.
2, val av koppartjocklek: lämplig för dubbla krav på hög effekt och signalöverföring
RF-enheten för 5G-basstationer behöver sända hög-signaler och bära en viss effekt (som strömöverföring av effektförstärkningsmoduler). Valet av koppartjocklek bör balansera signalöverföringskvalitet och strömkapacitet för att undvika prestandaflaskhalsar orsakade av felaktig koppartjocklek.
Ur signalöverföringsperspektiv kan alltför tjock kopparfolie öka hudeffektförlusten av hög-signaler, vilket påverkar signalöverföringseffektiviteten; Tunn kopparfolie kan orsaka signalreflektion eller överhörning på grund av instabil impedans. Differentierat val av koppartjocklek krävs baserat på funktionskraven för olika områden inom RF-enheten -, till exempel val av en lämplig konventionell koppartjocklek för hög-signalöverföringsvägar för att säkerställa låg signalförlustöverföring; Strömvägen för effektförstärkningsmodulen måste ökas på lämpligt sätt i koppartjocklek för att förbättra strömkapaciteten och undvika att kopparfolien överhettas och brinner på grund av för hög ström.
Dessutom behöver kopparfoliens vidhäftningsstyrka också uppmärksamhet. 5G-radiofrekvensenheten utsätts för vibrationer (som lätta vibrationer under drift av basstationsutrustning) och temperaturväxlingar under lång tid. Om kopparfolien inte sitter ordentligt fast i underlaget är det lätt att kopparfolien lossnar, vilket leder till kretsbrott. När du väljer är det därför nödvändigt att bekräfta vidhäftningstestresultaten för kopparfolien för att säkerställa att den uppfyller tillförlitlighetskraven för lång-drift av 5G-basstationer.
3, Val av lödmask: Balanserande isoleringsskydd och hög-frekvensanpassning
Lödmaskskiktet behöver inte bara skydda PCB-kopparfolien från oxidation och korrosion, utan måste också anpassa sig till den högfrekventa miljön för 5G RF-enheter för att undvika dålig prestanda hos lödmaskskiktet som påverkar signalöverföringen.
Vanligt lödmotstånd kan öka signalöverföringsförlusten och till och med orsaka signalstörningar i högfrekventa scenarier på grund av hög dielektricitetskonstant eller överdriven dielektrisk förlust. Högfrekvent adaptiv lödresist bör väljas, som har högre dielektriska egenskaper och substratkompatibilitet, kan minska påverkan på hög-signaler och säkerställa stabil signalöverföring. Samtidigt måste temperaturbeständigheten och väderbeständigheten hos lödmaskskiktet uppfylla standarderna -5G-basstationer är oftast utplacerade utomhus, och lödmaskskiktet måste motstå komplexa miljöer som hög temperatur, låg temperatur, luftfuktighet och ultraviolett strålning för att undvika sprickbildning, flagning och korrosion av exponering för kopparfolie.
Dessutom är planheten hos lödmaskskiktet också viktig. Precisions RF-komponenter (som filter och kopplingar) löds ofta på RF-enheter. Om lödmaskens yta är ojämn kan det resultera i instabil lödning av komponenterna, vilket påverkar stabiliteten hos signalanslutningarna. Vid val är det nödvändigt att bekräfta beläggningsprocessen och standarder för planhetstestning av lödmaskskiktet för att säkerställa att komponentsvetskraven uppfylls.
4, Var uppmärksam på designanpassning av värmeavledning: bistå med effektiv värmeledning
Effekttätheten för RF-enheten i 5G-basstationer är relativt hög under drift, vilket lätt kan generera en stor mängd värme. Om värmen inte kan ledas ut i tid kommer det att leda till en ökning av komponenttemperaturen, vilket påverkar prestanda och livslängd. Valet av PCB bör fullt ut överväga anpassningen av värmeavledningsdesignen för att underlätta effektiv värmespridning.
Å ena sidan kan speciella strukturella substrat väljas enligt krav på värmeavledning, såsom att använda metallbaserade PCB (som aluminium- eller kopparsubstrat) i områden med hög värmegenerering (som under effektförstärkningsmoduler). Dessa substrat har utmärkt värmeledningsförmåga och kan snabbt överföra värmen som genereras av komponenter till värmeavledningsstrukturer (som kylflänsar och fläktar), vilket minskar lokala temperaturer. Om konventionella substrat används som en helhet, kan värmeledande vias också läggas till i områden med hög värmealstring eller lokalt förtjockade kopparskikt kan användas för att förbättra värmeledningsförmågan.
Å andra sidan måste även mönsterkorts layoutanpassningsförmåga beaktas. Vid val är det nödvändigt att bekräfta om tjockleken och storleken på PCB matchar RF-enhetens värmeavledningsstruktur, till exempel om PCB-tjockleken kan uppfylla installationskraven för kylflänsen, och om tillräckligt med värmeavledningskanalutrymme är reserverat för att undvika konflikter mellan PCB-design och värmeavledningsstruktur, vilket kan påverka värmeavledningseffektiviteten.
5, Betona tillförlitlighetsverifiering: säkerställ en lång-stabil drift
Livslängden för 5G-basstationer är vanligtvis flera år eller till och med mer än tio år, och underhållskostnaden efter driftsättning är hög. RF-enhetens PCB måste ha extremt hög-tillförlitlighet på lång sikt. Vid val bör uppmärksamhet ägnas åt tillförlitlighetsverifieringsstandarderna och resultaten av PCB:n.
För det första är det nödvändigt att bekräfta om kretskortet har klarat rigorösa miljötillförlitlighetstester, såsom cykeltester för hög temperatur och hög luftfuktighet, temperaturchocktester, vibrationstester, saltspraytester, etc.
För det andra kan elektriska tillförlitlighetstestning inte ignoreras, såsom tålspänningstestning, isolationsresistanstestning, konduktivitetstestning etc., för att säkerställa att kretskortets elektriska prestanda uppfyller standarderna och att det inte finns några potentiella risker som kortslutningar eller öppna kretsar. Samtidigt bör man vara uppmärksam på processtillförlitligheten hos PCB, såsom bindningsstyrka mellan skikten, lödfogens tillförlitlighet, etc., för att undvika problem som t.ex. avskalning av mellanskikt och lossning av lödfogar orsakade av processdefekter under lång-användning av PCB.