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5G 線路板:引領通信新時代的關鍵基石

2024-11-18 10:50

5G 改變世界,是信息化浪潮下一步發展的必由之路。從世界各國的爭奪就可以看出;5G 技術的特點有大帶寬、低時延和超大規模連接;5G 與人工智能、云計算、物聯網將會構成新的網絡基礎設施,催生出更多的新社會運作模式。智能化全自動生產線將進一步提升生產效率。5G 最直接的受益板塊:通信設備,射頻半導體,PCB。5G 也將推動多層 PCB,手機天線等板塊的結構性增長機會。


5G離不開硬件支持,硬件離不開PCB,5G改變世界,PCB決勝未來。

 

5G PCB和天線等結構件升級帶來結構性增長機會。5G 為通信設備帶來的主要變化包括:5G 對高速傳輸和高頻通信的需求,推動 PCB 及 CCL 材料升級和單價提升。大規模有源天線陣技術在 5G 中的運用,帶動天線和濾波器數量的提升,以及各自材料的變化。

 

5G 對通信 PCB 的主要變化:高頻材料用量增加,PCB 層數不斷提升5G ,傳統的 FR-4 型材料已無法滿足高頻傳輸需求,因此多采用 PTFE 和 HydroCarbon類的新材料替代。將來也會多采用高頻材料+復合板材+高速材料的混壓方式,其單價較傳統產品也明顯提升。載波頻率的上升,對基站 AAU 中 PCB/CCL 產品材料需求有進一步提升。由于高頻信號更容易發生衰減和屏蔽,

PCB 產品的 Dk(介電常數)和 Df(損耗因子)必須較小,一般 Dk 值需小于 3.5,Df 小于 0.003。5G 基站無論在 Sub-6GHz 還是毫米波頻率,AAU 中都將采用適合高頻高速應用的聚四氟乙烯 PTFE 和碳氫材料,以滿足高頻高速要求。 

 

5G線路板的三大特點如下:

高頻高速:

高頻特性:5G 通信使用的頻率更高,從過去的 3GHz 以下逐漸上升到 6GHz 甚至 24GHz 及以上的頻段。這要求線路板能夠在高頻信號下穩定工作,具備良好的高頻響應能力,否則會影響信號的傳輸質量和速度。為了實現高頻信號傳輸,線路板通常采用低介電常數、低損耗因子的材料,以減少信號在傳輸過程中的衰減和失真。

高速傳輸:5G 技術旨在實現更高的數據速率和帶寬,以滿足日益增長的通信需求。因此,5G 線路板需要支持更高的信號傳輸速度,能夠快速、準確地傳輸大量的數據。這就需要線路板具備良好的信號完整性,包括精確的阻抗控制、低噪聲、低串擾等,以確保高速信號的穩定傳輸。

高密度:

空間利用率高:5G 設備需要集成更多的功能模塊和電子組件,如射頻芯片、基帶芯片、濾波器、放大器等,以滿足多頻段、寬帶和大容量的要求。這就需要線路板具備更高的密度來容納這些元件,通過采用高密度互聯(HDI)技術等先進的制造工藝,可以實現元器件之間的微小間距和精細線路連接,提高線路板的空間利用率。

多層結構復雜:為了滿足高密度的要求,5G 線路板通常采用多層結構設計,將不同的電路層疊在一起,通過過孔等技術實現層間的電氣連接。多層結構可以在有限的空間內實現更多的電路功能,但也增加了線路板的設計和制造難度,需要對層間的對準精度、信號隔離等進行嚴格的控制。

高散熱性:

發熱量大:5G 信號傳輸過程中存在 “阻抗” 和 “介電損耗”,隨著信號的高頻或高速數字化以及大功率的增加,線路板會持續發熱。并且 5G 傳輸速率的不斷提高和各種高能耗應用的出現,也導致 5G 通信終端的發熱能力相比 4G 時代有顯著提升。因此,5G 線路板需要具備良好的散熱性能,以保證線路板的正常工作和可靠性。

散熱設計要求高:為了提高散熱性能,5G 線路板通常會采用高導熱的材料,如金屬基板、陶瓷基板等,以及設計合理的散熱結構,如散熱孔、散熱片等,將線路板產生的熱量及時散發出去。同時,在線路板的布局和設計過程中,也需要考慮熱量的分布和傳導,避免局部過熱的情況發生。

 

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