De RF-eenheid van een 5G-basisstation is verantwoordelijk voor de kernfuncties van het verzenden, ontvangen en versterken van 5G-signalen. De werkomgeving moet omgaan met uitdagingen zoals hoogfrequente signaaloverdracht, verwarming met hoog-vermogen en complexe buitenomstandigheden (zoals temperatuurschommelingen, veranderingen in de luchtvochtigheid en elektromagnetische interferentie). Als de "signaaloverdrachtsdrager" en het "componentendragerplatform" van de RF-eenheid heeft de selectie van de PCB rechtstreeks invloed op de signaalintegriteit, de efficiëntie van de warmtedissipatie en de betrouwbaarheid op lange- termijn van de RF-eenheid. Hieronder worden de belangrijkste selectiepunten voor de PCB van de 5G-basisstation RF-eenheid geschetst, uitgaande van vijf kerndimensies, om compatibiliteit met praktische toepassingsbehoeften te garanderen.
1, Substraatselectie: geef prioriteit aan het garanderen van signaaltransmissieprestaties met hoge- frequentie
De RF-eenheid van 5G-basisstations moet een grote hoeveelheid hoogfrequente signalen verzenden, en de elektrische eigenschappen van het substraat bepalen rechtstreeks het verlies en de stabiliteit van de signaaloverdracht. Bij de selectie moet speciale aandacht worden besteed aan het hoge-frequentie-aanpassingsvermogen van het substraat.
Hoewel gewone FR-4-substraten lagere kosten hebben, lijden ze aan aanzienlijk signaalverlies en vervorming in hoogfrequente scenario's, waardoor het moeilijk wordt om aan de vereisten van 5G RF-eenheden te voldoen. Er moet prioriteit worden gegeven aan het selecteren van substraten die specifiek zijn ontworpen voor hoge frequenties. Deze substraten kunnen het diëlektrische verlies en de diëlektrische constante stabiliteit van hoogfrequente signalen effectief verminderen door de harssamenstelling en glasvezelstructuur te optimaliseren. Een laag diëlektrisch verlies kan het energieverbruik van signalen tijdens de transmissie verminderen, waardoor de signaalsterkte aan de normen voldoet; Een stabiele diëlektrische constante kan schommelingen in de signaaloverdrachtsnelheid vermijden die worden veroorzaakt door veranderingen in de omgeving (zoals temperatuurstijging), waardoor de synchronisatie en nauwkeurigheid van 5G-signalen wordt gegarandeerd.
Ondertussen moet ook de thermische stabiliteit van het substraat zorgvuldig worden overwogen. Tijdens de werking van 5G RF-units wordt een aanzienlijke hoeveelheid warmte gegenereerd. Als de thermische uitzettingscoëfficiënt van het substraat te hoog is, kan de plaat gemakkelijk vervormen bij hoge temperaturen, wat ertoe kan leiden dat soldeerverbindingen van componenten loskomen of dat er kortsluiting in het circuit ontstaat. Daarom is het noodzakelijk om een substraat te kiezen met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen om ervoor te zorgen dat het substraat structurele stabiliteit kan behouden onder langdurige -omstandigheden met hoge temperaturen zonder de normale werking van de RF-eenheid te beïnvloeden.
2, Koperdikteselectie: geschikt voor dubbele vereisten van hoog vermogen en signaaloverdracht
De RF-eenheid van 5G-basisstations moet hoog-signalen verzenden en een bepaald vermogen transporteren (zoals de stroomtransmissie van vermogensversterkingsmodules). De keuze van de koperdikte moet de kwaliteit van de signaaloverdracht en de stroomdraagcapaciteit in evenwicht brengen om prestatieknelpunten veroorzaakt door een onjuiste koperdikte te voorkomen.
Vanuit het perspectief van signaaloverdracht kan een te dikke koperfolie het skin-effectverlies van hoogfrequente signalen vergroten, waardoor de efficiëntie van de signaaloverdracht wordt beïnvloed; Dunne koperfolie kan signaalreflectie of overspraak veroorzaken vanwege de onstabiele impedantie. Er is een gedifferentieerde selectie van koperdikte vereist op basis van de functionele vereisten van verschillende gebieden binnen de RF-eenheid -, bijvoorbeeld het selecteren van een geschikte conventionele koperdikte voor hoog- signaaltransmissiepaden om transmissie met laag signaalverlies te garanderen; Het stroompad van de vermogensversterkingsmodule moet op passende wijze worden vergroot in koperdikte om de stroomdraagcapaciteit te vergroten en te voorkomen dat de koperfolie oververhit raakt en verbrandt als gevolg van overmatige stroom.
Daarnaast verdient ook de hechtkracht van koperfolie aandacht. De 5G-radiofrequentie-eenheid wordt gedurende lange tijd blootgesteld aan trillingen (zoals lichte trillingen tijdens de werking van basisstationapparatuur) en temperatuurwisselingen. Als de koperfolie niet stevig op het substraat is bevestigd, kan de koperfolie gemakkelijk loskomen, wat tot circuitbreuk leidt. Daarom is het bij de selectie noodzakelijk om de testresultaten van de hechtingsprestaties van de koperfolie te bevestigen om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de betrouwbaarheidseisen voor langdurig gebruik van 5G-basisstations.
3, Selectie van soldeermasker: balans tussen isolatiebescherming en hoogfrequente aanpassing
De soldeermaskerlaag moet niet alleen de koperfolie van de PCB beschermen tegen oxidatie en corrosie, maar moet zich ook aanpassen aan de hoog-frequentieomgeving van 5G RF-eenheden om te voorkomen dat slechte prestaties van de soldeermaskerlaag de signaaloverdracht beïnvloeden.
Gewone soldeerbescherming kan het signaaloverdrachtsverlies vergroten en zelfs signaalinterferentie veroorzaken in hoogfrequente scenario's als gevolg van een hoge diëlektrische constante of overmatig diëlektrisch verlies. Er moet hoogfrequente adaptieve soldeerbescherming worden geselecteerd, die hogere diëlektrische eigenschappen en substraatcompatibiliteit heeft, de impact op hoogfrequente signalen kan verminderen en een stabiele signaaloverdracht kan garanderen. Tegelijkertijd moeten de temperatuurbestendigheid en weersbestendigheid van de soldeermaskerlaag voldoen aan de normen - 5G-basisstations worden meestal buitenshuis ingezet en de soldeermaskerlaag moet bestand zijn tegen complexe omgevingen zoals hoge temperaturen, lage temperaturen, vochtigheid en ultraviolette straling om scheuren, afbladderen en corrosie van blootstelling aan koperfolie te voorkomen.
Daarnaast is ook de vlakheid van de soldeermaskerlaag van belang. Precisie-RF-componenten (zoals filters en koppelaars) worden vaak op RF-eenheden gesoldeerd. Als het oppervlak van het soldeermasker oneffen is, kan dit resulteren in onstabiel solderen van de componenten, waardoor de stabiliteit van signaalverbindingen wordt aangetast. Bij het selecteren is het noodzakelijk om het coatingproces en de vlakheidstestnormen van de soldeermaskerlaag te bevestigen om ervoor te zorgen dat aan de lasvereisten van de componenten wordt voldaan.
4, Besteed aandacht aan de aanpassing van het ontwerp van de warmteafvoer: help bij een efficiënte warmtegeleiding
De vermogensdichtheid van de RF-unit in 5G-basisstations is tijdens bedrijf relatief hoog, waardoor gemakkelijk een grote hoeveelheid warmte kan ontstaan. Als de warmte niet tijdig kan worden afgevoerd, zal dit leiden tot een stijging van de componenttemperatuur, wat de prestaties en levensduur beïnvloedt. Bij de selectie van PCB's moet ten volle rekening worden gehouden met de aanpassing van het ontwerp van de warmtedissipatie om een efficiënte warmteverspreiding te vergemakkelijken.
Enerzijds kunnen speciale structurele substraten worden geselecteerd op basis van de vereisten voor warmtedissipatie, zoals het gebruik van op metaal gebaseerde PCB's (zoals aluminium- of kopersubstraten) in gebieden met hoge warmteontwikkeling (zoals onder stroomversterkingsmodules). Deze substraten hebben een uitstekende thermische geleidbaarheid en kunnen de door componenten gegenereerde warmte snel overbrengen naar warmtedissipatiestructuren (zoals koellichamen en ventilatoren), waardoor de lokale temperaturen worden verlaagd. Als conventionele substraten als geheel worden gebruikt, kunnen ook thermisch geleidende via's worden toegevoegd in gebieden waar veel warmte wordt gegenereerd, of kunnen plaatselijk verdikte koperlagen worden gebruikt om het warmtegeleidingsvermogen te verbeteren.
Aan de andere kant moet ook rekening worden gehouden met de aanpasbaarheid van de lay-out van PCB's. Bij het selecteren is het noodzakelijk om te bevestigen of de dikte en grootte van de PCB overeenkomen met de warmtedissipatiestructuur van de RF-eenheid, bijvoorbeeld of de PCB-dikte kan voldoen aan de installatievereisten van het koellichaam, en of er voldoende ruimte voor het warmtedissipatiekanaal is gereserveerd om conflicten tussen het PCB-ontwerp en de warmtedissipatiestructuur te voorkomen, die de efficiëntie van de warmtedissipatie kunnen beïnvloeden.
5. Benadruk betrouwbaarheidsverificatie: zorg voor een stabiele werking op de lange- termijn
De levensduur van 5G-basisstations bedraagt doorgaans enkele jaren of zelfs meer dan tien jaar, en de onderhoudskosten na implementatie zijn hoog. De printplaat van de RF-eenheid moet een extreem hoge betrouwbaarheid-op de lange termijn hebben. Bij de selectie moet aandacht worden besteed aan de betrouwbaarheidsverificatienormen en resultaten van de PCB.
Ten eerste is het noodzakelijk om te bevestigen of de PCB strenge milieubetrouwbaarheidstests heeft doorstaan, zoals cyclustests bij hoge temperaturen en hoge vochtigheid, temperatuurschoktests, trillingstests, zoutsproeitests, enzovoort.. - Deze tests kunnen de complexe omgeving van het gebruik van basisstations buitenshuis simuleren, de prestatiestabiliteit van de PCB onder zware omstandigheden op lange- termijn verifiëren en voortijdig falen van de PCB als gevolg van omgevingsfactoren voorkomen.
Ten tweede kunnen tests van de elektrische betrouwbaarheid niet worden genegeerd, zoals weerstandsspanningstests, isolatieweerstandstests, geleidbaarheidstests, enz., om ervoor te zorgen dat de elektrische prestaties van de PCB aan de normen voldoen en dat er geen potentiële risico's zijn zoals kortsluiting of open circuits. Tegelijkertijd moet aandacht worden besteed aan de procesbetrouwbaarheid van PCB's, zoals de hechtsterkte tussen de lagen, de betrouwbaarheid van de soldeerverbindingen, enz., om problemen zoals het loslaten van de tussenlagen en het loslaten van de soldeerverbindingen veroorzaakt door procesdefecten tijdens langdurig gebruik van PCB's te voorkomen.