5g電路板怎么設計？5g電路板制造加工又該注意什么呢？

5G電路板行業面臨的挑戰

第五代（5G）技術已經到來？是的，一點沒錯。越來越多的移動無線通信系統正在升級和轉換其流程以考慮 5G 技術，并且更多的電信巨頭加入了這場游戲。

誠然，5G的突破速度為各行各業開辟了新的市場機遇，其中5G電路板設計、制造和組裝供應商是這場信息革命的幾個受益者之一。

由于電路板可能是每個數碼相機的心臟，它非常重要，不僅因為它允許各種組件之間的電氣連接，而且因為它承載數字和模擬信號、高頻數據{傳輸}信號，以及電源線。隨著 5G 技術的引入，5G電路板設計和制造究竟需要怎么做？

5G電路板設計的挑戰

混合信號設計

現在大多數設備都采用老一代電路板。這意味著組件正在發送和接收頻率范圍從 600 MHz 到 5.925 GHz 和 20MHz 的帶寬通道，或者物聯網的 200kHz。設計5g電路板時，組件將需滿足 28GHz、30GHz 甚至 77GHz 的毫米波頻率以符合應用。對于帶寬信道，5G 系統應處理 6GHz 以下頻率的 100MHz 和 400MHz 以上的頻率。

這些更高的速度和更高的頻率將需要 PCB 內部的適當材料來重新捕獲和傳輸更低和更高的信號，而不會出現信號損失和 EMI。此外，另一個問題是設備將變得更輕、更便攜和更小。由于嚴格的重量、尺寸和空間限制，PCB 材料應靈活輕便，同時可容納板上的所有微電子器件。

對于電路板線路，必須遵循更細的線和更嚴格的阻抗控制。用于 3G 和 4G 高速電路板的標準減法蝕刻可以被用于改進的半加法工藝。這些改進的半加成工藝將提供更精確的跡線和更直的壁。

材料基板也在進行更新。印刷電路板公司將尋找介電常數低至 3 的材料，因為低速電路板的標準材料通常為 3.5 至 5.5。用于數字信號的5g電路板也可以選擇更嚴格的玻璃纖維編織、更低的熱耗散因數損耗材料和薄型銅，以防止信號損失并提高信號可靠性。

EMI問題

EMI、串擾和寄生電容是5g電路板設計中要解決的主要問題。為了管理由于板上的模擬和數字頻率而出現的串擾和EMI，強烈建議設計差分走線。使用多層板將提供更大的多功能性來選擇如何精確定位高速走線，因此模擬和數字返回信號的路徑無疑將彼此遠離，同時還會將 AC/DC電路分開。在安排組件時添加屏蔽和過濾還需要降低 PCB 上的自然 EMI 數量。

為了確保除了嚴重的短路或開路之外，線路的頂部沒有與之關的缺陷，將更頻繁地使用更高級別的AOI 系統和具有更多功能的 2D 設計來檢查導體的跡線并對其進行測量.這些技術將幫助 5g 電路板設計者找出可能的信號衰減風險。

熱分析    

更高的信號速度將導致通過 PCB 的電流產生更高的熱量。用于介電材料以及核心基板層的 PCB 材料必須能夠充分應對 5G 技術所需的高速。如果材料不足，可能會導致銅線剝落、分層、減少和翹曲，這些問題可能會導致 5g 電路板需要重新設計。

為了管理這些更高的環境，制造商必須注意以導熱率和熱系數為目標的材料選擇。毫無疑問，需要一種提供更高散熱、出色熱轉換和穩定介電常數的材料來創建有益的電路板，以提供應用所需的所有 5G 功能。

5g電路板設計技巧

用于 5G 應用的印刷電路板的風格完全集中在處理混合的高速和高頻信號上，應防止在管理模擬信號的電路板部分和處理數字信號的電路板部分之間出現 EMI，從而滿足 EMC 要求。指導材料選擇的兩個參數是熱導率和介電常數熱系數，它描述了介電常數的變化（通常以 ppm/°C 為單位）。具有高導熱性的基板實際上是優選的，因為它能夠輕松消散組件產生的熱量。介電常數的熱系數是一個同樣重要的參數，因為介電常數的變化會引起色散，這反過來會拉伸數字脈沖，取代信號傳播速度，并且在某些情況下還會沿傳輸線產生信號反射。 

選擇基板材料后，設計人員應遵循適用于高頻5g電路板設計的通用規則：利用盡可能短的走線并檢查走線之間的寬度和距離，以始終保持所有互連的阻抗恒定.以下是一些有助于為 5G電路板應用設計的建議或提示：

1. 選擇具有低介電常數 (Dk) 的材料: 由于 Dk 損耗與頻率成正比增加，因此選擇使用盡可能低的介電常數的材料至關重要；

2. 使用少量阻焊層：大多數阻焊層具有最高的吸濕能力。如果發生這種情況，當查看電路時可能會發生高損耗；

3. 使用完美光滑的銅跡線和平面圖：現有的趨膚深度，其實和頻率成反比，所以在5g高頻信號的電路板上，趨膚深度是很淺的。不規則的銅表面將為您提供現有的不規則路徑，增加電阻損耗；

4. 信號完整性：高頻是集成電路設計人員面臨的最困難的挑戰。為了能夠最大限度地提高 I/O，高密度互連 (HDI) 需要更薄的走線，這是一個會導致信號退化并導致進一步損耗的因素。這些損耗會對射頻信號的傳輸產生不利影響，可能會延遲幾毫秒，進而導致信號傳輸鏈出現問題。在高頻域中，信號完整性幾乎完全基于檢查阻抗。傳統的 PCB 制造工藝，例如減成法，存在梯形橫截面的軌道的缺點（與垂直于軌道的垂直方向相比，該角度通常在 25 到 45 度之間）。這些橫截面改變了軌道本身的阻抗，嚴重限制了 5G 應用。然而，這一難題可以使用mSAP （半加成制造工藝）技術來解決，該技術允許以更高的精度生成跡線，并允許通過光刻技術定義跡線幾何形狀。

5. 自動檢測

用于高頻應用的 5g 電路板需要經過自動檢測程序，包括光學 (AOI) 或通過 ATE 執行。這些程序可以極大地提高與產品相關的質量，突出與電路相關的可能錯誤或低效率。 PCB 自動檢查和測試領域的最新進展已顯著節省時間并降低了與手動驗證和測試相關的成本。采用新的自動檢測技術可能有助于克服 5G 帶來的困難，包括高頻系統中的全局阻抗控制。越來越多地采用自動化檢測方法還可以實現一致的性能和高生產率。

設計如何影響5G電路板制造？

5G在為PCB行業帶來機遇的同時，也留下了更多更嚴格的技術要求。其在速度、集成度、散熱性、規律性、多層性等方面的標志都遠超4G。

全頻譜參與、Massive MIMO 和超高密度系統將成為 5G 系統應用的關鍵技術。相應地，5G電路板也提出了復雜的挑戰。最初，基站無線電單元和天線在結構和功能上都發生了重大變化，主要是無線電單元站的數量增加（8通道增加到64通道），匹配PCB面積增加； 4G基站設備RRU加天線設備住宅改成5G AAU架構（結合RRU和天線功能），對應更高的PCB集成度。其次，為了實現網絡，這當然是超密集的，還有6GHz以下的范圍方案，用于熱點保護和大容量高-速度傳輸將是值得信賴的。因此，高頻微波爐基站對高頻5G電路板的興趣將會增加。最后，在5G獨立組網的網絡設計下，能夠滿足高速傳輸的技術需求，基帶產品、網板、背板、服務臺等信息傳輸設備所需的PCB將采用增強型級高速基板材料。 “這些技術難點，需要PCB制造商不斷把握技術和市場風格，走差異化之路，才能打造出具有競爭力的獨特一面。

從長遠來看，PCB 產品的熱設計可能特別重要。不僅是為了適應高頻產品的原因，還需要高功率和高功率厚度的散熱需求。使用全新的高導熱本肯定是散熱，獨特的散熱結構PCB要求將出現。海量信息、云處理等所需的服務器是高層次、高可靠性的多層面板；物聯網、智能生產、自動駕駛等新技術，你會有一些結構獨特、技術需求獨特的PCB，使用了特殊的材料，但它們通常是特殊的框架，不同于老式的PCB，或者需要比主流更高的精度的PCB。

了解客戶需求并走差異化之路

由于數字信息業務的快速增長，PCB行業繼續增長。 此外，PCB行業的重心已經轉移到亞洲地區，中國在過去十年中已經轉變為世界上最大的PCB專業基地。

與標準件的OEM制造不同，電路板是為下游客戶定制的產品。這是一個高度“定制”的項目，需要對買家需求有更深入的了解。 5G是一項不斷建立和不斷創新的技術。如果不能跟上消費者的需求，僅僅通過對服務和產品的詳細分析做更徹底、更詳細，很難利用市場創造發展。

事實是每個電路板設計加工企業，都需要為未來的變化做好準備，即使5G已經大規模實施了。如果做得正確，電路板生產商可以受益于事實證明，PCB 檢驗和驗證達到了相當高的精度，并且肯定會很容易地監控 PCB，這肯定是有缺陷的。不用說，這些方面中的每一個都反過來帶來成本效益，同時提供具有競爭力的驚人優勢。

深亞PCB致力于專注工業級產品電路板，服務領域涵蓋智能通訊、工業控制、儀器儀表、航天電子、醫療電子、軍工應用等。