Od rozšírenej aplikácie inteligentných zariadení až po hlbokú transformáciu priemyselnej automatizácie, výkon komunikačných dosiek 5G, ako hlavného nosného komponentu technológie 5G, priamo ovplyvňuje efektivitu a stabilitu celého komunikačného systému. Kľúč k výkonu komunikačných dosiek 5G do značnej miery závisí od zvolených materiálov. Vhodné materiály by mali nielen spĺňať technické požiadavky vysokej frekvencie, vysokej rýchlosti a nízkej latencie pre komunikáciu 5G, ale mali by mať aj dobrú stabilitu, spoľahlivosť a prispôsobivosť rôznym aplikačným scenárom.
Laminát potiahnutý meďou: základný kameň prenosu signálu
Laminát potiahnutý meďou hrá dôležitú úlohu pri prenose signálu v komunikačných doskách 5G a je základným materiálom v moduloch integrovaných obvodov dosiek plošných spojov. S vývojom komunikačných produktov 5G smerom k miniaturizácii a veľkej kapacite boli predložené prísne požiadavky na výkon laminátov potiahnutých meďou- pri vyšších frekvenciách a rýchlostiach, ktoré tradičné lamináty potiahnuté meďou- už nedokážu splniť. V tejto súvislosti sa vysokofrekvenčné lamináty plátované meďou na báze polytetrafluóretylénu- stali kľúčovým materiálom v ére vysokej frekvencie a vysokej rýchlosti. Tento materiál má vlastnosti, ako je nízka dielektrická konštanta a nízke dielektrické straty, čo môže zabezpečiť rýchlu rýchlosť šírenia signálu a žiadne skreslenie počas prenosu.
Špeciálna živica a tkanina zo sklenených vlákien: zvyšuje komplexný výkon dosky
FR-4, epoxidový substrát vystužený tkaninou zo sklenených vlákien, je široko používaný v doskách plošných spojov základňových staníc 5G. Skladá sa z jednej alebo viacerých vrstiev tkaniny zo sklenených vlákien impregnovanej epoxidovou živicou, kde tkanina zo sklenených vlákien slúži ako výstužný materiál, poskytuje izoláciu a zvyšuje pevnosť; Špeciálna živica sa používa ako výplňový materiál na lepenie a zvýšenie výkonu dosky. S cieľom splniť požiadavky spoľahlivosti, zložitosti, elektrického výkonu a montážneho výkonu vysoko-frekvencií a{8}}výrobkov plošných spojov s vysokou rýchlosťou, mnohí výrobcovia substrátových materiálov plošných spojov vylepšili špeciálne živice. V rámci trendu vysokej rýchlosti a vysokej frekvencie medzi hlavné materiály PCB patria nielen tradičné epoxidové živice, ale aj polytetrafluóretylénová živica, bismaleimid triazínová živica, termosetová kyanátová živica, termosetová polyfenylénéterová živica a polyimidová živica, výsledkom čoho je viac ako 130 typov meďou pokrytých laminátov. Pre PCB základňovej stanice sú rozhodujúce dielektrické vlastnosti, rýchlosť prenosu signálu a tepelná odolnosť. Z týchto kľúčových ukazovateľov vyplýva, že PTFE substráty fungujú dobre a ich vynikajúce dielektrické vlastnosti prispievajú k úplnému a rýchlemu prenosu signálov. Sú jedným z preferovaných živicových materiálov pre PCB základňových staníc v ére 5G.
Doska s vysokou hodnotou Tg: vhodná pre požiadavky na vysokú-frekvenciu a{1}}rýchlosť
Hodnota Tg, známa aj ako teplota skleného prechodu, je dôležitým ukazovateľom na meranie výkonu vysoko-frekvenčných PCB. Na pozadí vzostupu 5G, AI a ďalších oblastí sa výrazne zvýšil dopyt po-výkonných PCB, čo tiež viedlo k neustálemu zvyšovaniu hodnôt Tg. Bežné štítky s hodnotou Tg (štítky FR4 s hodnotami Tg nižšími ako 120 stupňov) už nie sú schopné spĺňať požiadavky komunikácie 5G, zatiaľ čo štítky s vysokou hodnotou Tg (hodnoty Tg všeobecne nad 150 stupňov) preukázali významné výhody vo vysoko{9}}rýchlostnom prenose a vysoko{10}}komunikačných poliach. Dosky s vysokou hodnotou Tg môžu vykazovať stabilnejší a spoľahlivejší výkon v oblasti komunikácie 5G a vysokorýchlostného{13} prenosu dát. Vyžadujú menší pomer pozdĺžnej stojatej vlny, nižšiu stratu signálu spôsobenú dielektrickou stratou a nižšie oneskorenie signálu. Vo fáze spracovania plošných spojov majú dosky s vysokou hodnotou Tg lepšiu udržiavateľnosť toku spracovania, spoľahlivosť a kompatibilitu s inými materiálmi pri výrobe, stohovaní, viacvrstvovom usporiadaní dosiek a vrstvenej grafike.
Kovové materiály: zabezpečujú prenos signálu a odvod tepla
Kovové materiály sú tiež nevyhnutné v komunikačných doskách 5G. Napríklad pri prenose signálu je meď bežne používaným materiálom vodičov kvôli svojej dobrej vodivosti, ktorá môže zabezpečiť efektívny prenos signálov na doskách plošných spojov. Pre veľké množstvo tepla generovaného počas prevádzky 5G komunikačného zariadenia sú potrebné účinné opatrenia na odvod tepla, aby sa zabezpečila stabilná prevádzka zariadenia. Niektoré kovové materiály, ako je hliník, sa často používajú na výrobu komponentov na odvádzanie tepla, ako sú chladiče, kvôli ich dobrej tepelnej vodivosti a relatívne nízkej hmotnosti. Okrem toho sa v niektorých scenároch s vysokými požiadavkami na elektromagnetické tienenie používajú kovové materiály s vlastnosťami elektromagnetického tienenia, ako sú zliatiny medi, zliatiny hliníka atď. Pokrytím týchto kovových materiálov na povrchu alebo špecifických oblastiach dosky plošných spojov možno účinne blokovať vonkajšie elektromagnetické rušenie, čím sa zabezpečí stabilita prenosu signálu vo vnútri komunikačnej dosky 5G.
Plasty a kompozitné materiály: pomáhajú pri miniaturizácii a odľahčovaní
S vývojom komunikačných zariadení 5G smerom k miniaturizácii a odľahčovaniu sa čoraz viac rozširuje používanie plastov a kompozitných materiálov v komunikačných doskách 5G a súvisiacich komponentoch. Ak vezmeme ako príklad prvky antény, v ére 5G sa vďaka vyšším frekvenčným pásmam a použitiu technológie Massive MIMO veľkosť prvkov antény zmenšila a ich počet sa výrazne zvýšil. Plastový anténny oscilátor je vyrobený z modifikovaného plastového materiálu obsahujúceho organické kovové kompozity a zložité 3D trojrozmerné tvary sa vyrábajú v jednom kroku vstrekovaním. Plastový povrch je následne pokovovaný špeciálnou technológiou. Toto riešenie zaisťuje nielen to, že anténa spĺňa elektrický výkon 5G, ale tiež výrazne znižuje hmotnosť produktu, minimalizuje nebezpečné procesy a šetrí náklady. 3D plastový oscilátor v kombinácii so vstrekovaním a selektívnym galvanickým pokovovaním, teda dvoma vysoko presnými{12}}procesmi, dokáže splniť požiadavky na presnosť anténnych oscilátorov vo vysokofrekvenčných scenároch nad 3,5G.
Kompozitné materiály tiež demonštrujú jedinečné výhody v komunikačných vežiach a krytoch antén. V porovnaní s tradičnými oceľovými konštrukciami majú komunikačné veže vyrobené z kompozitných materiálov výhody, ako je nízka hmotnosť, odolnosť proti korózii a jednoduchá inštalácia. Napríklad komunikačné veže vyrobené z polyuretánových kompozitných materiálov majú nižšiu hmotnosť a môžu byť rýchlo inštalované aj v odľahlých oblastiach. Vydržia aj drsné poveternostné podmienky, ako je silné sneženie a silný vietor, a sú nákladovo-efektívnejšie ako tradičné oceľové veže. Ich životnosť môže predĺžiť aj UV odolný náter na povrchu. Anténne kryty vyžadujú dobré vlastnosti prenikania elektromagnetických vĺn a dostatočnú mechanickú pevnosť, aby odolali drsnému prostrediu. V trende 5G sa vysokovýkonné kompozitné materiály stali populárnou voľbou, ako sú bežne používané plasty vystužené sklenenými vláknami, ktoré poskytujú izoláciu, ochranu proti-korózii, ochranu pred bleskom, zamedzenie{10}}rušenia, odolnosť a dobrý efekt prenosu vĺn.