واحد RF یک ایستگاه پایه 5G وظیفه اصلی انتقال، دریافت و تقویت سیگنال های 5G را بر عهده دارد. محیط کاری آن باید با چالش هایی مانند انتقال سیگنال با فرکانس بالا، گرمایش با توان بالا{3} و شرایط پیچیده در فضای باز (مانند نوسانات دما، تغییرات رطوبت، تداخل الکترومغناطیسی) مقابله کند. به عنوان "حامل انتقال سیگنال" و "سکوی حامل اجزا" واحد RF، انتخاب PCB مستقیماً بر یکپارچگی سیگنال، راندمان اتلاف گرما و قابلیت اطمینان طولانی مدت واحد RF تأثیر میگذارد. در زیر نکات کلیدی انتخاب برای PCB واحد RF ایستگاه پایه 5G از پنج بعد اصلی برای اطمینان از سازگاری با نیازهای کاربردی کاربردی نشان داده شده است.
1، انتخاب بستر: اولویت دادن به اطمینان از عملکرد انتقال سیگنال با فرکانس بالا-
واحد RF ایستگاههای پایه 5G نیاز به ارسال مقدار زیادی سیگنالهای{1} با فرکانس بالا دارد و ویژگیهای الکتریکی زیرلایه مستقیماً تلفات و پایداری انتقال سیگنال را تعیین میکند. هنگام انتخاب، باید توجه ویژه ای به سازگاری-فرکانس بالای بستر شود.
اگرچه بسترهای معمولی FR-هزینه کمتری دارند، اما در سناریوهای فرکانس{5}بالا از تلفات و اعوجاج قابل توجه سیگنال رنج میبرند که برآورده کردن الزامات واحدهای 5G RF را دشوار میکند. اولویت باید به انتخاب بسترهایی که به طور خاص برای فرکانس های بالا طراحی شده اند داده شود. این بسترها می توانند به طور موثری از دست دادن دی الکتریک و پایداری ثابت دی الکتریک سیگنال های فرکانس بالا را با بهینه سازی ترکیب رزین و ساختار فیبر شیشه ای کاهش دهند. تلفات دی الکتریک کم می تواند مصرف انرژی سیگنال ها را در حین انتقال کاهش دهد و اطمینان حاصل شود که قدرت سیگنال مطابق با استانداردها است. ثابت دی الکتریک پایدار می تواند از نوسانات سرعت انتقال سیگنال ناشی از تغییرات محیطی (مانند افزایش دما) جلوگیری کند و از همگام سازی و دقت سیگنال های 5G اطمینان حاصل کند.
در همین حال، پایداری حرارتی زیرلایه نیز باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. در طول عملکرد واحدهای RF 5G، مقدار قابل توجهی گرما تولید می شود. اگر ضریب انبساط حرارتی زیرلایه خیلی زیاد باشد، تغییر شکل تخته در دماهای بالا آسان است، که ممکن است منجر به افتادن اتصالات لحیم کاری یا اتصال کوتاه مدار شود. بنابراین، انتخاب بستری با ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت عالی در دمای بالا ضروری است تا اطمینان حاصل شود که بستر میتواند پایداری ساختاری را در شرایط دمای بالا در درازمدت حفظ کند بدون اینکه بر عملکرد عادی واحد RF تأثیر بگذارد.
2، انتخاب ضخامت مس: مناسب برای نیازهای دوگانه انتقال قدرت و سیگنال بالا
واحد RF ایستگاههای پایه 5G باید سیگنالهای فرکانس بالا را ارسال کند و توان خاصی را حمل کند (مانند انتقال جریان ماژولهای تقویت توان). انتخاب ضخامت مس باید کیفیت انتقال سیگنال و ظرفیت حمل جریان را متعادل کند تا از تنگناهای عملکرد ناشی از ضخامت نامناسب مس جلوگیری شود.
از منظر انتقال سیگنال، ورقه مسی بیش از حد ضخیم ممکن است از دست دادن اثر پوستی سیگنالهای فرکانس بالا- را افزایش دهد و بر راندمان انتقال سیگنال تأثیر بگذارد. ورق مسی نازک ممکن است به دلیل امپدانس ناپایدار باعث انعکاس سیگنال یا تداخل شود. انتخاب متمایز ضخامت مس بر اساس الزامات عملکردی مناطق مختلف در واحد RF - مورد نیاز است، به عنوان مثال، انتخاب یک ضخامت مس معمولی مناسب برای مسیرهای انتقال سیگنال فرکانس بالا برای اطمینان از انتقال کم تلفات سیگنال. مسیر فعلی ماژول تقویت قدرت باید به طور مناسب در ضخامت مس افزایش یابد تا ظرفیت حمل جریان افزایش یابد و از گرم شدن و سوختن بیش از حد فویل مسی به دلیل جریان بیش از حد جلوگیری شود.
علاوه بر این، قدرت چسبندگی فویل مسی نیز نیاز به توجه دارد. واحد فرکانس رادیویی 5G برای مدت طولانی در معرض لرزش (مانند ارتعاشات خفیف در حین کار تجهیزات ایستگاه پایه) و چرخه دما قرار دارد. اگر فویل مسی محکم به زیرلایه نچسبیده باشد، پوسته شدن ورق مسی آسان است و منجر به قطع شدن مدار می شود. بنابراین، هنگام انتخاب، لازم است نتایج تست عملکرد چسبندگی فویل مس را تأیید کنید تا اطمینان حاصل شود که الزامات قابلیت اطمینان برای عملکرد طولانیمدت ایستگاههای پایه 5G را برآورده میکند.
3، انتخاب ماسک لحیم کاری: محافظت از عایق متعادل و سازگاری با فرکانس بالا-
لایه ماسک لحیم کاری نه تنها باید از ورق مسی PCB در برابر اکسیداسیون و خوردگی محافظت کند، بلکه باید با محیط فرکانس بالا واحدهای RF 5G سازگار شود تا از عملکرد ضعیف لایه ماسک لحیم کاری که بر انتقال سیگنال تأثیر میگذارد جلوگیری کند.
مقاومت لحیم کاری معمولی ممکن است تلفات انتقال سیگنال را افزایش دهد و حتی در سناریوهای فرکانس{0}بالا به دلیل ثابت دی الکتریک بالا یا تلفات بیش از حد دی الکتریک باعث تداخل سیگنال شود. مقاومت لحیم کاری تطبیقی با فرکانس بالا باید انتخاب شود، که دارای خواص دی الکتریک و سازگاری با بستر بالاتر است، می تواند تاثیر را بر سیگنال های فرکانس{2}بالا کاهش دهد و انتقال سیگنال پایدار را تضمین کند. در عین حال، مقاومت در برابر دما و مقاومت در برابر آب و هوا لایه ماسک لحیم کاری باید مطابق با استانداردها باشد - ایستگاه های پایه 5G بیشتر در فضای باز مستقر می شوند و لایه ماسک لحیم کاری باید در محیط های پیچیده مانند دمای بالا، دمای پایین، رطوبت و اشعه ماوراء بنفش مقاومت کند تا از ترک خوردن، لایه برداری و خوردگی در معرض فویل مسی جلوگیری شود.
علاوه بر این، صاف بودن لایه ماسک لحیم کاری نیز مهم است. اجزای RF دقیق (مانند فیلترها و کوپلرها) اغلب روی واحدهای RF لحیم می شوند. اگر سطح ماسک لحیم کاری ناهموار باشد، ممکن است منجر به لحیم کاری ناپایدار قطعات شود و بر پایداری اتصالات سیگنال تأثیر بگذارد. هنگام انتخاب، لازم است فرآیند پوشش و استانداردهای تست صافی لایه ماسک لحیم کاری تایید شود تا اطمینان حاصل شود که الزامات جوشکاری اجزا برآورده شده است.
4، به انطباق طراحی اتلاف گرما توجه کنید: به هدایت گرمای کارآمد کمک کنید
چگالی توان واحد RF در ایستگاه های پایه 5G در حین کار نسبتا زیاد است که می تواند به راحتی مقدار زیادی گرما تولید کند. اگر گرما نتواند به موقع انجام شود، منجر به افزایش دمای قطعه می شود که بر عملکرد و طول عمر تأثیر می گذارد. انتخاب PCB باید به طور کامل انطباق طراحی اتلاف گرما را برای تسهیل انتشار گرما موثر در نظر بگیرد.
از یک طرف، بسترهای ساختاری ویژه را می توان با توجه به الزامات اتلاف حرارت انتخاب کرد، مانند استفاده از PCB های مبتنی بر فلز (مانند بسترهای آلومینیومی یا مسی) در مناطق با تولید گرما بالا (مانند ماژول های تقویت کننده تحت توان). این بسترها رسانایی حرارتی بسیار خوبی دارند و می توانند گرمای تولید شده توسط اجزا را به سرعت به سازه های دفع گرما (مانند سینک ها و فن ها) منتقل کنند و دمای محلی را کاهش دهند. اگر بسترهای معمولی به طور کلی مورد استفاده قرار گیرند، میتوان گذرگاههای رسانای حرارتی را در مناطق مولد حرارت بالا نیز اضافه کرد یا از لایههای مسی ضخیمشده محلی برای افزایش قابلیت هدایت گرما استفاده کرد.
از سوی دیگر، سازگاری طرح PCB نیز باید در نظر گرفته شود. هنگام انتخاب، لازم است تأیید شود که آیا ضخامت و اندازه PCB با ساختار اتلاف حرارت واحد RF مطابقت دارد یا خیر، مانند اینکه آیا ضخامت PCB می تواند الزامات نصب هیت سینک را برآورده کند، و آیا فضای کانال اتلاف گرما کافی برای جلوگیری از تضاد بین طراحی PCB و ساختار اتلاف گرما، که ممکن است بر راندمان اتلاف گرما تأثیر بگذارد، اختصاص داده شده است یا خیر.
5، بر تأیید قابلیت اطمینان تأکید کنید: از عملکرد پایدار- درازمدت اطمینان حاصل کنید
عمر سرویس ایستگاه های پایه 5G معمولا چندین سال یا حتی بیش از ده سال است و هزینه تعمیر و نگهداری پس از استقرار زیاد است. PCB واحد RF باید از قابلیت اطمینان طولانی مدت بسیار بالا- برخوردار باشد. هنگام انتخاب، باید به استانداردهای تأیید قابلیت اطمینان و نتایج PCB توجه شود.
اولاً، لازم است تأیید شود که آیا PCB آزمایشهای قابلیت اطمینان محیطی دقیقی را گذرانده است، مانند آزمایشهای چرخه دمای بالا و رطوبت بالا، آزمایشهای شوک دما، آزمایشهای لرزش، آزمایشهای نمک پاش، و غیره. - این آزمایشها میتوانند محیط پیچیده عملکرد ایستگاه پایه در فضای باز را شبیهسازی کنند، پایداری عملکرد PCB را به دلیل خرابی محیطی طولانی مدت{1} تأیید کنند عوامل
ثانیاً، آزمایش قابلیت اطمینان الکتریکی را نمی توان نادیده گرفت، مانند آزمایش ولتاژ مقاومت، آزمایش مقاومت عایق، آزمایش هدایت و غیره، تا اطمینان حاصل شود که عملکرد الکتریکی PCB مطابق با استانداردها است و خطرات احتمالی مانند اتصال کوتاه یا مدار باز وجود ندارد. در عین حال، باید به قابلیت اطمینان فرآیند PCB مانند استحکام اتصال بین لایه، قابلیت اطمینان اتصال لحیم کاری و غیره توجه شود تا از مشکلاتی مانند لایه برداری بین لایه و جدا شدن اتصال لحیم کاری ناشی از نقص فرآیند در طول استفاده طولانی مدت از PCB جلوگیری شود.