A unidade RF de uma estação base 5G é responsável pelas funções principais de transmissão, recepção e amplificação de sinais 5G. Seu ambiente de trabalho precisa lidar com desafios como transmissão de sinal de alta frequência, aquecimento-de alta potência e condições externas complexas (como flutuações de temperatura, mudanças de umidade, interferência eletromagnética). Como "portadora de transmissão de sinal" e "plataforma de portadora de componente" da unidade de RF, a seleção do PCB afeta diretamente a integridade do sinal, a eficiência de dissipação de calor e a confiabilidade-de longo prazo da unidade de RF. A seguir descreve os principais pontos de seleção para PCB da unidade RF da estação base 5G a partir de cinco dimensões principais para garantir compatibilidade com as necessidades práticas da aplicação.
1, Seleção de substrato: priorize a garantia de desempenho de transmissão de sinal de alta-frequência
A unidade de RF das estações base 5G precisa transmitir uma grande quantidade de sinais de alta-frequência, e as propriedades elétricas do substrato determinam diretamente a perda e a estabilidade da transmissão do sinal. Ao selecionar, atenção especial deve ser dada à adaptabilidade de alta-frequência do substrato.
Embora os substratos FR-4 comuns tenham custos mais baixos, eles sofrem com perdas e distorções significativas de sinal em cenários de alta-frequência, dificultando o atendimento aos requisitos das unidades de RF 5G. Deve ser dada prioridade à seleção de substratos especificamente concebidos para altas frequências. Esses substratos podem efetivamente reduzir a perda dielétrica e a estabilidade dielétrica constante de sinais de alta frequência, otimizando a composição da resina e a estrutura da fibra de vidro. A baixa perda dielétrica pode reduzir o consumo de energia dos sinais durante a transmissão, garantindo que a intensidade do sinal atenda aos padrões; A constante dielétrica estável pode evitar flutuações na velocidade de transmissão do sinal causadas por mudanças ambientais (como aumento de temperatura), garantindo a sincronização e precisão dos sinais 5G.
Entretanto, a estabilidade térmica do substrato também precisa ser cuidadosamente considerada. Durante a operação de unidades de RF 5G, uma quantidade significativa de calor é gerada. Se o coeficiente de expansão térmica do substrato for muito alto, é fácil para a placa se deformar em altas temperaturas, o que pode resultar na queda das juntas de solda dos componentes ou em curtos-circuitos. Portanto, é necessário escolher um substrato com baixo coeficiente de expansão térmica e excelente resistência a altas temperaturas para garantir que o substrato possa manter a estabilidade estrutural sob condições de alta temperatura a longo-prazo sem afetar a operação normal da unidade de RF.
2, seleção de espessura de cobre: adequado para requisitos duplos de alta potência e transmissão de sinal
A unidade de RF das estações base 5G precisa transmitir sinais de alta-frequência e transportar uma determinada potência (como transmissão de corrente de módulos de amplificação de potência). A seleção da espessura do cobre deve equilibrar a qualidade da transmissão do sinal e a capacidade de transporte de corrente para evitar gargalos de desempenho causados pela espessura inadequada do cobre.
Do ponto de vista da transmissão do sinal, uma folha de cobre excessivamente espessa pode aumentar a perda por efeito pelicular de sinais de alta-frequência, afetando a eficiência da transmissão do sinal; A fina folha de cobre pode causar reflexão de sinal ou diafonia devido à impedância instável. A seleção diferenciada da espessura do cobre é necessária com base nos requisitos funcionais de diferentes áreas dentro da unidade de RF -, por exemplo, selecionando uma espessura de cobre convencional adequada para caminhos de transmissão de sinal de alta-frequência para garantir transmissão de baixa perda de sinal; O caminho atual do módulo de amplificação de potência precisa ser aumentado adequadamente na espessura do cobre para aumentar a capacidade de transporte de corrente e evitar o superaquecimento e queima da folha de cobre devido à corrente excessiva.
Além disso, a força de adesão da folha de cobre também precisa de atenção. A unidade de radiofrequência 5G fica exposta a vibrações (como leves vibrações durante a operação do equipamento da estação base) e a ciclos de temperatura por um longo período. Se a folha de cobre não estiver firmemente fixada ao substrato, é fácil descascá-la, causando a interrupção do circuito. Portanto, ao selecionar, é necessário confirmar os resultados do teste de desempenho de adesão da folha de cobre para garantir que ela atenda aos requisitos de confiabilidade para operação-de longo prazo de estações base 5G.
3, Seleção da máscara de solda: Equilíbrio de proteção de isolamento e adaptação de alta-frequência
A camada de máscara de solda não só precisa proteger a folha de cobre da PCB contra oxidação e corrosão, mas também precisa se adaptar ao ambiente de alta-frequência das unidades de RF 5G para evitar que o mau desempenho da camada de máscara de solda afete a transmissão do sinal.
A resistência de solda comum pode aumentar a perda de transmissão do sinal e até mesmo causar interferência de sinal em cenários de alta-frequência devido à alta constante dielétrica ou perda dielétrica excessiva. Deve-se selecionar resistência de solda adaptativa de alta frequência, que possui propriedades dielétricas mais altas e compatibilidade de substrato, pode reduzir o impacto em sinais de alta-frequência e garantir uma transmissão de sinal estável. Ao mesmo tempo, a resistência à temperatura e às intempéries da camada de máscara de solda precisa atender aos padrões - as estações base 5G são implantadas principalmente ao ar livre, e a camada de máscara de solda precisa suportar ambientes complexos, como alta temperatura, baixa temperatura, umidade e radiação ultravioleta para evitar rachaduras, descascamento e corrosão da exposição à folha de cobre.
Além disso, o nivelamento da camada da máscara de solda também é importante. Componentes de RF de precisão (como filtros e acopladores) são frequentemente soldados em unidades de RF. Se a superfície da máscara de solda for irregular, poderá resultar em soldagem instável dos componentes, afetando a estabilidade das conexões de sinal. Ao selecionar, é necessário confirmar o processo de revestimento e os padrões de teste de planicidade da camada de máscara de solda para garantir que os requisitos de soldagem dos componentes sejam atendidos.
4, preste atenção à adaptação do projeto de dissipação de calor: auxiliar na condução eficiente de calor
A densidade de potência da unidade RF nas estações base 5G é relativamente alta durante a operação, o que pode facilmente gerar uma grande quantidade de calor. Se o calor não puder ser dissipado em tempo hábil, isso levará a um aumento na temperatura do componente, afetando o desempenho e a vida útil. A seleção do PCB deve considerar totalmente a adaptação do projeto de dissipação de calor para facilitar a difusão eficiente do calor.
Por um lado, substratos estruturais especiais podem ser selecionados de acordo com os requisitos de dissipação de calor, como o uso de PCBs à base de metal (como substratos de alumínio ou cobre) em áreas de alta geração de calor (como sob módulos de amplificação de potência). Esses substratos possuem excelente condutividade térmica e podem transferir rapidamente o calor gerado pelos componentes para estruturas de dissipação de calor (como dissipadores de calor e ventiladores), reduzindo as temperaturas locais. Se substratos convencionais forem usados como um todo, vias condutoras térmicas também podem ser adicionadas em áreas de alta geração de calor ou camadas de cobre espessadas localmente podem ser usadas para melhorar a capacidade de condução de calor.
Por outro lado, a adaptabilidade do layout do PCB também precisa ser considerada. Ao selecionar, é necessário confirmar se a espessura e o tamanho do PCB correspondem à estrutura de dissipação de calor da unidade de RF, como se a espessura do PCB pode atender aos requisitos de instalação do dissipador de calor e se espaço suficiente do canal de dissipação de calor é reservado para evitar conflitos entre o design do PCB e a estrutura de dissipação de calor, o que pode afetar a eficiência da dissipação de calor.
5, Enfatize a verificação de confiabilidade: garanta uma operação estável-de longo prazo
A vida útil das estações base 5G é geralmente de vários anos ou até mais de dez anos, e o custo de manutenção após a implantação é alto. A PCB da unidade de RF precisa ter confiabilidade extremamente alta-de longo prazo. Ao selecionar, deve-se prestar atenção aos padrões e resultados de verificação de confiabilidade do PCB.
Em primeiro lugar, é necessário confirmar se a PCB passou por rigorosos testes de confiabilidade ambiental, como testes de ciclos de alta temperatura e alta umidade, testes de choque de temperatura, testes de vibração, testes de névoa salina, etc.. - esses testes podem simular o ambiente complexo de operação da estação base externa, verificar a estabilidade de desempenho da PCB sob condições adversas de longo-prazo e evitar falhas prematuras da PCB devido a fatores ambientais.
Em segundo lugar, os testes de confiabilidade elétrica não podem ser ignorados, como testes de tensão suportável, testes de resistência de isolamento, testes de condutividade, etc., para garantir que o desempenho elétrico do PCB atenda aos padrões e que não haja riscos potenciais, como curtos-circuitos ou circuitos abertos. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à confiabilidade do processo do PCB, como resistência de ligação entre camadas, confiabilidade da junta de solda, etc., para evitar problemas como descascamento entre camadas e desprendimento da junta de solda causados por defeitos do processo durante o uso-de longo prazo do PCB.