5G产品的PCB材料和设计要求

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和电流。随着5G技术的发明，电路板必须满足哪些材料和设计要求？

与 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和放大器。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