RF модулът на 5G базовата станция е отговорен за основните функции на предаване, приемане и усилване на 5G сигнали. Неговата работна среда трябва да се справя с предизвикателства като високочестотно предаване на сигнал, високо-мощно отопление и сложни външни условия (като температурни колебания, промени във влажността, електромагнитни смущения). Като „носител за предаване на сигнал“ и „платформа за компонентен носител“ на радиочестотния модул, изборът на печатна платка пряко влияе върху целостта на сигнала, ефективността на разсейване на топлината и дългосрочната-надеждност на радиочестотния модул. Следното очертава ключовите точки за избор на PCB на 5G базова станция RF единица от пет основни измерения, за да се осигури съвместимост с нуждите на практическите приложения.
1, Избор на субстрат: дайте приоритет на осигуряването на висока-производителност на предаване на сигнала
RF модулът на 5G базовите станции трябва да предава голямо количество високо-честотни сигнали, а електрическите свойства на субстрата директно определят загубата и стабилността на предаване на сигнала. При избора трябва да се обърне специално внимание на високо{3}}честотната адаптивност на субстрата.
Въпреки че обикновените субстрати FR-4 имат по-ниски разходи, те страдат от значителна загуба на сигнал и изкривяване при високо-честотни сценарии, което затруднява изпълнението на изискванията на 5G RF устройства. Трябва да се даде приоритет на избора на субстрати, специално проектирани за високи честоти. Тези субстрати могат ефективно да намалят диелектричните загуби и стабилността на диелектричната константа на високочестотните сигнали чрез оптимизиране на състава на смолата и структурата на стъклените влакна. Ниската диелектрична загуба може да намали консумацията на енергия на сигнали по време на предаване, като гарантира, че силата на сигнала отговаря на стандартите; Стабилната диелектрична константа може да избегне колебанията в скоростта на предаване на сигнала, причинени от промени в околната среда (като повишаване на температурата), като гарантира синхронизацията и точността на 5G сигналите.
Междувременно термичната стабилност на основата също трябва да бъде внимателно обмислена. По време на работа на 5G RF модули се генерира значително количество топлина. Ако коефициентът на топлинно разширение на субстрата е твърде висок, за платката е лесно да се деформира при високи температури, което може да доведе до падане на спойките на компонентите или късо съединение. Следователно е необходимо да се избере субстрат с нисък коефициент на топлинно разширение и отлична устойчивост на висока температура, за да се гарантира, че субстратът може да поддържа структурна стабилност при дългосрочни условия на висока температура, без да се засяга нормалната работа на RF модула.
2, Избор на дебелина на медта: подходящ за двойни изисквания за висока мощност и предаване на сигнал
RF модулът на 5G базовите станции трябва да предава високо-честотни сигнали и да носи определена мощност (като текущо предаване на модули за усилване на мощността). Изборът на дебелина на медта трябва да балансира качеството на предаване на сигнала и токовия капацитет, за да се избегнат тесни места в производителността, причинени от неправилна дебелина на медта.
От гледна точка на предаването на сигнала, прекалено дебелото медно фолио може да увеличи загубата на скин-ефект на високо-честотни сигнали, засягайки ефективността на предаване на сигнала; Тънкото медно фолио може да причини отражение на сигнала или пресичане поради нестабилен импеданс. Необходим е диференциран избор на дебелина на медта въз основа на функционалните изисквания на различните зони в рамките на радиочестотния модул -, например избор на подходяща конвенционална дебелина на медта за високо-честотни пътища за предаване на сигнала, за да се осигури предаване с ниска загуба на сигнал; Пътят на тока на модула за усилване на мощността трябва да бъде подходящо увеличен по отношение на дебелината на медта, за да се повиши капацитетът за носене на ток и да се избегне прегряване и изгаряне на медно фолио поради прекомерен ток.
В допълнение, якостта на адхезия на медното фолио също се нуждае от внимание. 5G радиочестотният модул е изложен на вибрации (като леки вибрации по време на работа на оборудването на базовата станция) и температурни цикли за дълго време. Ако медното фолио не е здраво закрепено към субстрата, е лесно медното фолио да се отлепи, което води до прекъсване на веригата. Следователно, когато избирате, е необходимо да потвърдите резултатите от теста за ефективност на сцепление на медното фолио, за да се гарантира, че то отговаря на изискванията за надеждност за дългосрочна-работа на 5G базови станции.
3, Избор на маска за запояване: Балансиране на изолационната защита и високо-честотната адаптация
Слоят маска за запояване не само трябва да защитава медното фолио на PCB от окисляване и корозия, но също така трябва да се адаптира към високо-честотната среда на 5G RF устройства, за да се избегне лошото представяне на слоя маска за запояване, което засяга предаването на сигнала.
Обикновената резистентна спойка може да увеличи загубата при предаване на сигнала и дори да причини смущения в сигнала при високо-честотни сценарии поради висока диелектрична константа или прекомерна диелектрична загуба. Трябва да се избере високочестотен адаптивен резистент за запояване, който има по-високи диелектрични свойства и съвместимост на субстрата, може да намали въздействието върху високо-честотните сигнали и да осигури стабилно предаване на сигнала. В същото време температурната устойчивост и устойчивостта на атмосферни влияния на слоя спояваща маска трябва да отговарят на стандартите - 5G базовите станции се разполагат предимно на открито, а слоят на спояващата маска трябва да издържа на сложни среди като висока температура, ниска температура, влажност и ултравиолетова радиация, за да се избегне напукване, отлепване и корозия при излагане на медно фолио.
В допълнение, плоскостта на слоя маска за запояване също е важна. Прецизните RF компоненти (като филтри и съединители) често се запояват върху RF модули. Ако повърхността на маската за запояване е неравна, това може да доведе до нестабилно запояване на компонентите, което да повлияе на стабилността на сигналните връзки. При избора е необходимо да потвърдите процеса на нанасяне на покритие и стандартите за изпитване на плоскостта на слоя маска за запояване, за да се гарантира, че изискванията за заваряване на компонентите са изпълнени.
4, Обърнете внимание на адаптирането на дизайна на разсейването на топлината: подпомагайте ефективната топлопроводимост
Плътността на мощността на RF модула в 5G базовите станции е сравнително висока по време на работа, което може лесно да генерира голямо количество топлина. Ако топлината не може да бъде отведена навреме, това ще доведе до повишаване на температурата на компонентите, което ще повлияе на производителността и продължителността на живота. Изборът на печатни платки трябва изцяло да вземе предвид адаптирането на дизайна за разсейване на топлината, за да се улесни ефективната дифузия на топлина.
От една страна, специални структурни субстрати могат да бъдат избрани според изискванията за разсейване на топлината, като например използване на печатни платки на метална основа (като алуминиеви или медни субстрати) в зони с високо генериране на топлина (като под модули за усилване на мощността). Тези субстрати имат отлична топлопроводимост и могат бързо да прехвърлят топлината, генерирана от компонентите, към структури за разсейване на топлината (като радиатори и вентилатори), намалявайки местните температури. Ако конвенционалните субстрати се използват като цяло, могат да се добавят топлопроводими отвори в зони с високо генериране на топлина или могат да се използват локално удебелени медни слоеве за подобряване на способността за топлопроводимост.
От друга страна, адаптивността на оформлението на PCB също трябва да се вземе предвид. При избора е необходимо да се потвърди дали дебелината и размерът на печатната платка съответстват на структурата на разсейване на топлината на RF модула, като например дали дебелината на печатната платка може да отговори на изискванията за инсталиране на радиатора и дали е запазено достатъчно пространство за канала за разсейване на топлината, за да се избегнат конфликти между дизайна на печатната платка и структурата на разсейване на топлината, което може да повлияе на ефективността на разсейване на топлината.
5, Наблегнете на проверката на надеждността: осигурете дългосрочна-стабилна работа
Срокът на експлоатация на 5G базовите станции обикновено е няколко години или дори повече от десет години, а разходите за поддръжка след внедряването са високи. Платката на RF модула трябва да има изключително висока-надеждност в дългосрочен план. При избора трябва да се обърне внимание на стандартите за проверка на надеждността и резултатите от печатната платка.
Първо, необходимо е да се потвърди дали печатната платка е преминала строги тестове за надеждност в околната среда, като циклични тестове при висока температура и висока влажност, тестове за температурен шок, тестове за вибрации, тестове със солен спрей и др. - тези тестове могат да симулират сложната среда на работа на външна базова станция, да проверят стабилността на работата на печатната платка при дългосрочни-тежки условия и да избегнат преждевременната повреда на печатната платка поради фактори на околната среда.
Второ, изпитването за електрическа надеждност не може да бъде пренебрегнато, като изпитване на издържано напрежение, изпитване на изолационно съпротивление, изпитване на проводимост и т.н., за да се гарантира, че електрическото представяне на печатната платка отговаря на стандартите и няма потенциални рискове като късо съединение или отворена верига. В същото време трябва да се обърне внимание на надеждността на процеса на PCB, като сила на свързване на междинния слой, надеждност на спойката и т.н., за да се избегнат проблеми като отлепване на междинния слой и отделяне на спойка, причинени от дефекти в процеса по време на дългосрочна-използване на PCB.