คู่มือการเลือก PCB หน่วย RF สถานีฐาน 5G

หน่วย RF ของสถานีฐาน 5G มีหน้าที่รับผิดชอบหน้าที่หลักของการส่ง รับ และขยายสัญญาณ 5G สภาพแวดล้อมในการทำงานจำเป็นต้องรับมือกับความท้าทายต่างๆ เช่น การส่งสัญญาณความถี่สูง การให้ความร้อนด้วยพลังงานสูง- และสภาพกลางแจ้งที่ซับซ้อน (เช่น ความผันผวนของอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงของความชื้น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ในฐานะ "พาหะการส่งสัญญาณ" และ "แพลตฟอร์มพาหะส่วนประกอบ" ของหน่วย RF การเลือก PCB จะส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ ประสิทธิภาพการกระจายความร้อน และ-ความน่าเชื่อถือในระยะยาวของหน่วย RF ข้อมูลต่อไปนี้สรุปประเด็นสำคัญในการเลือก PCB ยูนิต RF ของสถานีฐาน 5G จากขนาดแกนหลัก 5 มิติ เพื่อให้มั่นใจว่าเข้ากันได้กับความต้องการใช้งานจริง

1, การเลือกพื้นผิว: จัดลำดับความสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณความถี่สูง-
หน่วย RF ของสถานีฐาน 5G จำเป็นต้องส่งสัญญาณความถี่สูง-จำนวนมาก และคุณสมบัติทางไฟฟ้าของซับสเตรตจะกำหนดการสูญเสียและความเสถียรของการส่งสัญญาณโดยตรง เมื่อเลือก ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับความสามารถในการปรับเปลี่ยนความถี่สูง-ของวัสดุพิมพ์

แม้ว่าวัสดุพิมพ์ FR-4 ธรรมดาจะมีต้นทุนที่ต่ำกว่า แต่ก็ประสบปัญหาการสูญเสียสัญญาณและการบิดเบือนอย่างมากในสถานการณ์ความถี่สูง- ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดของหน่วย RF 5G ควรให้ความสำคัญกับการเลือกวัสดุพิมพ์ที่ออกแบบมาสำหรับความถี่สูงโดยเฉพาะ วัสดุพิมพ์เหล่านี้สามารถลดการสูญเสียอิเล็กทริกและความเสถียรคงที่ของอิเล็กทริกของสัญญาณความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการปรับองค์ประกอบเรซินและโครงสร้างใยแก้วให้เหมาะสม การสูญเสียอิเล็กทริกต่ำสามารถลดการใช้พลังงานของสัญญาณระหว่างการส่งสัญญาณ ทำให้มั่นใจได้ว่าความแรงของสัญญาณเป็นไปตามมาตรฐาน ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่เสถียรสามารถหลีกเลี่ยงความผันผวนของความเร็วในการส่งสัญญาณที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม (เช่น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น) ทำให้มั่นใจได้ถึงการซิงโครไนซ์และความแม่นยำของสัญญาณ 5G

ในขณะเดียวกัน เสถียรภาพทางความร้อนของซับสเตรตยังต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบด้วย ในระหว่างการทำงานของหน่วย RF 5G จะเกิดความร้อนจำนวนมาก หากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของพื้นผิวสูงเกินไป บอร์ดจะเสียรูปได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ซึ่งอาจส่งผลให้ข้อต่อบัดกรีส่วนประกอบหลุดออกหรือลัดวงจรได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกซับสเตรตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม เพื่อให้แน่ใจว่าซับสเตรตสามารถรักษาความเสถียรของโครงสร้างภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง-ในระยะยาว โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของหน่วย RF

2, การเลือกความหนาของทองแดง: เหมาะสำหรับความต้องการพลังงานสูงและการรับส่งสัญญาณแบบคู่
หน่วย RF ของสถานีฐาน 5G จำเป็นต้องส่งสัญญาณความถี่สูง-และจ่ายพลังงานบางอย่าง (เช่น การส่งสัญญาณปัจจุบันของโมดูลขยายกำลัง) การเลือกความหนาของทองแดงควรสร้างสมดุลระหว่างคุณภาพการส่งสัญญาณและความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพที่เกิดจากความหนาของทองแดงที่ไม่เหมาะสม

จากมุมมองของการส่งสัญญาณ ฟอยล์ทองแดงที่มีความหนามากเกินไปอาจเพิ่มการสูญเสียผลกระทบของผิวหนังของ-สัญญาณความถี่สูง ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ แผ่นฟอยล์ทองแดงบางอาจทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณหรือสัญญาณข้ามเนื่องจากความต้านทานไม่เสถียร การเลือกความหนาของทองแดงที่แตกต่างกันนั้นจำเป็นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการทำงานของพื้นที่ที่แตกต่างกันภายในหน่วย RF - ตัวอย่างเช่น การเลือกความหนาของทองแดงทั่วไปที่เหมาะสมสำหรับ-เส้นทางการส่งสัญญาณความถี่สูงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการส่งผ่านสัญญาณที่สูญเสียต่ำ เส้นทางกระแสไฟของโมดูลขยายกำลังจะต้องเพิ่มความหนาของทองแดงอย่างเหมาะสมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการรองรับกระแสไฟ และหลีกเลี่ยงไม่ให้ฟอยล์ทองแดงร้อนจัดและไหม้เนื่องจากกระแสไฟเกิน

นอกจากนี้ความแข็งแรงในการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดงยังต้องได้รับการดูแลอีกด้วย หน่วยความถี่วิทยุ 5G ต้องเผชิญกับการสั่นสะเทือน (เช่น การสั่นสะเทือนเล็กน้อยระหว่างการทำงานของอุปกรณ์สถานีฐาน) และการหมุนเวียนของอุณหภูมิเป็นเวลานาน หากฟอยล์ทองแดงไม่ติดแน่นกับพื้นผิว ฟอยล์ทองแดงจะลอกออกได้ง่าย ส่งผลให้วงจรขาด ดังนั้น เมื่อเลือก จำเป็นต้องยืนยันผลการทดสอบประสิทธิภาพการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดงเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสำหรับการทำงานระยะยาว-ของสถานีฐาน 5G

3 การเลือกหน้ากากประสาน: ปรับสมดุลการป้องกันฉนวนและการปรับความถี่สูง-
ชั้นหน้ากากประสานไม่เพียงแต่ต้องปกป้องฟอยล์ทองแดง PCB จากการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนเท่านั้น แต่ยังต้องปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมความถี่สูง-ของหน่วย RF 5G เพื่อหลีกเลี่ยงประสิทธิภาพที่ไม่ดีของชั้นหน้ากากประสานที่ส่งผลต่อการส่งสัญญาณ

ความต้านทานการบัดกรีแบบธรรมดาอาจเพิ่มการสูญเสียการส่งสัญญาณ และอาจทำให้เกิดการรบกวนสัญญาณในสถานการณ์ความถี่สูง- เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงหรือการสูญเสียอิเล็กทริกมากเกินไป ควรเลือกตัวต้านทานบัดกรีแบบปรับความถี่สูงได้ ซึ่งมีคุณสมบัติไดอิเล็กทริกและความเข้ากันได้ของซับสเตรตสูงกว่า สามารถลดผลกระทบต่อสัญญาณความถี่สูง- และรับประกันการส่งสัญญาณที่เสถียร ในเวลาเดียวกัน การทนต่ออุณหภูมิและความทนทานต่อสภาพอากาศของชั้นหน้ากากประสานจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน - สถานีฐาน 5G ส่วนใหญ่ใช้งานกลางแจ้ง และชั้นหน้ากากประสานจำเป็นต้องทนต่อสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน เช่น อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ ความชื้น และรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว การลอก และการกัดกร่อนของการสัมผัสฟอยล์ทองแดง

นอกจากนี้ความเรียบของชั้นหน้ากากประสานก็มีความสำคัญเช่นกัน ส่วนประกอบ RF ที่มีความแม่นยำ (เช่น ตัวกรองและข้อต่อ) มักจะถูกบัดกรีเข้ากับหน่วย RF หากพื้นผิวของหน้ากากบัดกรีไม่เรียบ อาจส่งผลให้การบัดกรีส่วนประกอบไม่เสถียร ส่งผลต่อความเสถียรของการเชื่อมต่อสัญญาณ เมื่อเลือกจำเป็นต้องยืนยันกระบวนการเคลือบและมาตรฐานการทดสอบความเรียบของชั้นหน้ากากประสานเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดในการเชื่อมส่วนประกอบ

4 ให้ความสนใจกับการปรับเปลี่ยนการออกแบบการกระจายความร้อน: ช่วยในการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
ความหนาแน่นของพลังงานของหน่วย RF ในสถานีฐาน 5G ค่อนข้างสูงในระหว่างการใช้งาน ซึ่งสามารถสร้างความร้อนปริมาณมากได้อย่างง่ายดาย หากไม่สามารถนำความร้อนออกไปได้ทันเวลา อุณหภูมิของส่วนประกอบจะเพิ่มขึ้น ส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งาน การเลือก PCB ควรพิจารณาการปรับการออกแบบการกระจายความร้อนอย่างเต็มที่เพื่อให้เกิดการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ

ในด้านหนึ่ง สามารถเลือกพื้นผิวโครงสร้างพิเศษได้ตามความต้องการในการกระจายความร้อน เช่น การใช้ PCB ที่เป็นโลหะ (เช่น พื้นผิวอะลูมิเนียมหรือทองแดง) ในพื้นที่ที่สร้างความร้อนสูง (เช่น ใต้โมดูลขยายกำลัง) พื้นผิวเหล่านี้มีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมและสามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบไปยังโครงสร้างการกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว (เช่น ตัวระบายความร้อนและพัดลม) ส่งผลให้อุณหภูมิในท้องถิ่นลดลง หากใช้พื้นผิวทั่วไปโดยรวม สามารถเพิ่มจุดนำความร้อนในพื้นที่ที่สร้างความร้อนสูง หรือใช้ชั้นทองแดงที่หนาเฉพาะจุดเพื่อเพิ่มความสามารถในการนำความร้อนได้

ในทางกลับกัน จำเป็นต้องพิจารณาความสามารถในการปรับโครงร่างของ PCB ด้วย เมื่อเลือก จำเป็นต้องยืนยันว่าความหนาและขนาดของ PCB ตรงกับโครงสร้างการกระจายความร้อนของหน่วย RF หรือไม่ เช่น ความหนาของ PCB สามารถตอบสนองความต้องการในการติดตั้งแผงระบายความร้อนหรือไม่ และสงวนพื้นที่ช่องกระจายความร้อนเพียงพอหรือไม่ เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งระหว่างการออกแบบ PCB และโครงสร้างการกระจายความร้อน ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการกระจายความร้อน

5 เน้นการตรวจสอบความน่าเชื่อถือ: รับประกันการทำงานที่มีเสถียรภาพ-ในระยะยาว
โดยปกติแล้วอายุการใช้งานของสถานีฐาน 5G จะอยู่หลายปีหรือนานกว่าสิบปี และค่าบำรุงรักษาหลังการใช้งานก็สูง PCB ยูนิต RF จำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือในระยะยาว-สูงมาก เมื่อเลือกควรคำนึงถึงมาตรฐานการตรวจสอบความน่าเชื่อถือและผลลัพธ์ของ PCB

ประการแรก จำเป็นต้องยืนยันว่า PCB ผ่านการทดสอบความน่าเชื่อถือด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเข้มงวดหรือไม่ เช่น การทดสอบการหมุนเวียนของอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง การทดสอบการกระแทกของอุณหภูมิ การทดสอบการสั่นสะเทือน การทดสอบสเปรย์เกลือ ฯลฯ. - การทดสอบเหล่านี้สามารถจำลองสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของการทำงานของสถานีฐานกลางแจ้ง ตรวจสอบความเสถียรของประสิทธิภาพของ PCB ภายใต้-สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยในระยะยาว และหลีกเลี่ยงความล้มเหลวก่อนกำหนดของ PCB เนื่องจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

ประการที่สอง การทดสอบความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้าไม่สามารถละเลยได้ เช่น การทดสอบแรงดันไฟฟ้า การทดสอบความต้านทานฉนวน การทดสอบค่าการนำไฟฟ้า ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของ PCB เป็นไปตามมาตรฐาน และไม่มีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น เช่น การลัดวงจรหรือวงจรเปิด ในเวลาเดียวกัน ควรให้ความสนใจกับความน่าเชื่อถือของกระบวนการของ PCB เช่น ความแข็งแรงของพันธะระหว่างชั้น ความน่าเชื่อถือของรอยประสาน ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น การลอกของชั้นระหว่างชั้นและการหลุดของข้อต่อของบัดกรีที่เกิดจากข้อบกพร่องของกระบวนการในระหว่างการใช้งาน PCB -ในระยะยาว