5G通訊在峰值速率、頻譜效率、時(shí)延等方面都發(fā)生了重大變化，電路板IC高度集成、大功率，單位面積上連接更多的元件數(shù)量，采用高密互聯(lián)設(shè)計(jì)，這給PCB和覆銅板材料提出了新的要求，本文重點(diǎn)介紹5G通訊對(duì)PCB及高速覆銅板技術(shù)要求。

電子通訊產(chǎn)品發(fā)展經(jīng)歷了 1G、2G、3G、4G等幾個(gè)階段，目前正邁向第 5 代通訊產(chǎn)品階 段，作為第5代電子通訊，與 4G 相比，5G 在峰值速率、頻譜效率、時(shí)延等方面都發(fā)生了重 大變化，這給 PCB 和覆銅板材料提出了新的要求，
 

5G線路板5G 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)分析

5G產(chǎn)品將給大家?guī)?lái)無(wú)限美好的移動(dòng)互聯(lián)憧憬和體驗(yàn)，從技術(shù)上來(lái)講，需要面對(duì)很多 挑戰(zhàn)，通過(guò)解決這些問(wèn)題，必將帶來(lái)很多技術(shù)上的突破和提升。

在5G 時(shí)代，會(huì)有大量MIMO天線應(yīng)用，在Massive MIMO 天線中，由于天線通道數(shù)量 的增加，每個(gè)天線通道在功率放大器中所對(duì)應(yīng)的通道數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加，而這一變化會(huì)導(dǎo)致功率放大器的整體功率增加，從而需要功率放大器具備更高的功率效率，而作為提升功率效率的辦法之一，如何降低承載功率放大器的PCB 板材的損耗、提升PCB 板材的導(dǎo)熱率變得尤為重要。

另外，MassiveMIMO 天線中輻射單元數(shù)量增加，要求PCB 板材的硬度更高，以提供更好的支撐效果，并且電路的復(fù)雜度增加，較傳統(tǒng)雙面 PCB 天線而言，多層板天線應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。

5G PCB 技術(shù)要求和技術(shù)難點(diǎn)
2-1  5G 通訊對(duì) PCB 技術(shù)要求

隨著通訊產(chǎn)品體積小型化、容量反而增加的趨勢(shì)下，嚴(yán)重?cái)D壓了產(chǎn)品前端的設(shè)計(jì)空間， 為了緩解這種設(shè)計(jì)壓力，通訊芯片廠商只有選擇研發(fā)更高速率的IC 產(chǎn)品，以滿足大容量、小體積的產(chǎn)品需求。然而速率增加后對(duì)于信號(hào)完整性工程師的壓力并未緩解反而加重，高速率產(chǎn)品可以使用更少的走線來(lái)實(shí)現(xiàn)，但速率的增加直接導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量的嚴(yán)要求，且裕量越來(lái)越少。在10Gbps 信號(hào)下，信號(hào)的UI 可以達(dá)到100ps 的位寬，但在25Gbps 信號(hào)下，信號(hào)的位寬只有40ps，這就意味著在通道的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)爭(zhēng)取每一個(gè)ps 的裕量。

上圖是一條典型的高速系統(tǒng)全鏈路示意圖，從Driver IC 的封裝開(kāi)始到Receiver IC 的封裝 結(jié)束，這其中包含IC封裝設(shè)計(jì)、子卡1PCB設(shè)計(jì)、背板PCB 設(shè)計(jì)、子卡2PCB設(shè)計(jì)。對(duì)于高速率信號(hào)，需要保證主板PCB的成功設(shè)計(jì)和加工才能保證整條通道信號(hào)質(zhì)量。

5G通訊，作為第五代移動(dòng)通訊產(chǎn)品，應(yīng)用了很多新的技術(shù)，但無(wú)論如何都離不開(kāi)PCB這個(gè)載體，對(duì)于PCB的要求越來(lái)越嚴(yán)苛，尤其是對(duì)于PCB基板材料、加工工藝、表面處理等提出非常高的要求。

5G通訊產(chǎn)品工作頻率不斷攀升，對(duì)印制板制作工藝帶來(lái)新要求，毫米波PCB通常是多層結(jié)構(gòu)，微帶線和接地共面波導(dǎo)電路通常位于多層結(jié)構(gòu)的最外層。毫米波在整個(gè)微波領(lǐng)域中屬于極高頻率（EHF）范圍，頻率越高，要求的電路尺寸精度要越高。 2.1.1   5G與4G 對(duì)PCB工藝能力要求對(duì)比

2.1.2   外觀控制要求：關(guān)鍵區(qū)域微帶線不允許出現(xiàn)凹坑劃傷類(lèi)缺陷，因?yàn)楦哳lPCB的線路傳送的不是電流，而是高頻電脈沖信號(hào)，高頻導(dǎo)線上的凹坑、缺口、針孔等缺陷會(huì)影響 傳輸，任何這類(lèi)小缺陷都是不允許的。

 
2.1.3   控制微帶天線拐角：為改善天線的增益、方向與駐波；避免諧振頻率往高頻偏， 提高天線設(shè)計(jì)的裕量，需要對(duì)微帶天線貼片拐角(Corner sharpness control)進(jìn)行嚴(yán)控(EA)，如 ≤20um、30um 等。

2.1.4   對(duì)于單通道 112G 高速產(chǎn)品，就要求 PCB 覆銅板材料具有較低的 Dk 和 Df，需要 新型樹(shù)脂、玻璃布及銅箔技術(shù)，要求 PCB 工藝背鉆精度更高，厚度公差控制更加嚴(yán)格，孔徑更小等。
2.1.5 HDI 高密技術(shù)應(yīng)用：5G 時(shí)代產(chǎn)品對(duì)于 PCB 技術(shù)需求，包含二階 HDI 技術(shù)應(yīng)用， 多次層壓技術(shù)，不對(duì)稱設(shè)計(jì)，0.15mm 微小孔，0.20mm 高密孔壁間距、不同體系材料混壓等。

2-2   5G 通訊 PCB 技術(shù)難點(diǎn)

5G芯片要求PCB 孔間距更小，最小孔壁間距達(dá) 0.20mm，最小孔徑 0.15mm，如此高密 布局對(duì)CCL 材料和 PCB 加工工藝都帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，如 CAF 問(wèn)題，受熱孔間裂紋問(wèn)題等。

0.15mm 微小孔徑，最大縱橫比超過(guò) 20:1，如何防止鉆孔時(shí)斷針問(wèn)題，如何提升 PCB 電 鍍縱橫比能力、防止孔壁無(wú)銅問(wèn)題等，是目前 PCB 工藝急需解決的難題。


2-3   焊盤(pán)起翹

高速高頻PCB 為減少信號(hào)損耗，希望采用高速材料，并且孔環(huán)盡可能小，從孔環(huán)5.0mil 減小到3.0mil，但高速材料銅箔與樹(shù)脂結(jié)合力比常規(guī)FR4 材料要低，再使用小孔環(huán)，PCB 在經(jīng)過(guò)回流或波峰焊時(shí)，由于熱應(yīng)力沖擊，就發(fā)生焊盤(pán)起翹或表層PP 樹(shù)脂開(kāi)裂缺陷，見(jiàn)下圖2-5。

解決方案：高速發(fā)展是趨勢(shì)，孔環(huán)會(huì)越來(lái)越小，為減少焊盤(pán)起翹或 PP 層開(kāi)裂缺陷，需 要在樹(shù)脂流動(dòng)性和壓合工藝參數(shù)上進(jìn)行工藝優(yōu)化。

電路板廠講5G時(shí)代為電路板行業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。我們深知技術(shù)創(chuàng)新和工藝優(yōu)化的重要性。未來(lái)，我們將繼續(xù)深耕高頻高速、高密度集成和高效散熱等技術(shù)領(lǐng)域，為5G設(shè)備提供高性能、高可靠性的電路板解決方案，助力5G技術(shù)的普及與應(yīng)用，推動(dòng)全球通信產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。