5g电路板怎么设计？5g电路板制造加工又该注意什么呢？

5G电路板行业面临的挑战

第五代（5G）技术已经到来？是的，一点没错。越来越多的移动无线通信系统正在升级和转换其流程以考虑 5G 技术，并且更多的电信巨头加入了这场游戏。

诚然，5G的突破速度为各行各业开辟了新的市场机遇，其中5G电路板设计、制造和组装供应商是这场信息革命的几个受益者之一。

由于电路板可能是每个数码相机的心脏，它非常重要，不仅因为它允许各种组件之间的电气连接，而且因为它承载数字和模拟信号、高频数据{传输}信号，以及电源线。随着 5G 技术的引入，5G电路板设计和制造究竟需要怎么做？

5G电路板设计的挑战

混合信号设计

现在大多数设备都采用老一代电路板。这意味着组件正在发送和接收频率范围从 600 MHz 到 5.925 GHz 和 20MHz 的带宽通道，或者物联网的 200kHz。设计5g电路板时，组件将需满足 28GHz、30GHz 甚至 77GHz 的毫米波频率以符合应用。对于带宽信道，5G 系统应处理 6GHz 以下频率的 100MHz 和 400MHz 以上的频率。

这些更高的速度和更高的频率将需要 PCB 内部的适当材料来重新捕获和传输更低和更高的信号，而不会出现信号损失和 EMI。此外，另一个问题是设备将变得更轻、更便携和更小。由于严格的重量、尺寸和空间限制，PCB 材料应灵活轻便，同时可容纳板上的所有微电子器件。

对于电路板线路，必须遵循更细的线和更严格的阻抗控制。用于 3G 和 4G 高速电路板的标准减法蚀刻可以被用于改进的半加法工艺。这些改进的半加成工艺将提供更精确的迹线和更直的壁。

材料基板也在进行更新。印刷电路板公司将寻找介电常数低至 3 的材料，因为低速电路板的标准材料通常为 3.5 至 5.5。用于数字信号的5g电路板也可以选择更严格的玻璃纤维编织、更低的热耗散因数损耗材料和薄型铜，以防止信号损失并提高信号可靠性。

EMI问题

EMI、串扰和寄生电容是5g电路板设计中要解决的主要问题。为了管理由于板上的模拟和数字频率而出现的串扰和EMI，强烈建议设计差分走线。使用多层板将提供更大的多功能性来选择如何精确定位高速走线，因此模拟和数字返回信号的路径无疑将彼此远离，同时还会将 AC/DC电路分开。在安排组件时添加屏蔽和过滤还需要降低 PCB 上的自然 EMI 数量。

为了确保除了严重的短路或开路之外，线路的顶部没有与之关的缺陷，将更频繁地使用更高级别的AOI 系统和具有更多功能的 2D 设计来检查导体的迹线并对其进行测量.这些技术将帮助 5g 电路板设计者找出可能的信号衰减风险。

热分析    

更高的信号速度将导致通过 PCB 的电流产生更高的热量。用于介电材料以及核心基板层的 PCB 材料必须能够充分应对 5G 技术所需的高速。如果材料不足，可能会导致铜线剥落、分层、减少和翘曲，这些问题可能会导致 5g 电路板需要重新设计。

为了管理这些更高的环境，制造商必须注意以导热率和热系数为目标的材料选择。毫无疑问，需要一种提供更高散热、出色热转换和稳定介电常数的材料来创建有益的电路板，以提供应用所需的所有 5G 功能。

5g电路板设计技巧

用于 5G 应用的印刷电路板的风格完全集中在处理混合的高速和高频信号上，应防止在管理模拟信号的电路板部分和处理数字信号的电路板部分之间出现 EMI，从而满足 EMC 要求。指导材料选择的两个参数是热导率和介电常数热系数，它描述了介电常数的变化（通常以 ppm/°C 为单位）。具有高导热性的基板实际上是优选的，因为它能够轻松消散组件产生的热量。介电常数的热系数是一个同样重要的参数，因为介电常数的变化会引起色散，这反过来会拉伸数字脉冲，取代信号传播速度，并且在某些情况下还会沿传输线产生信号反射。 

选择基板材料后，设计人员应遵循适用于高频5g电路板设计的通用规则：利用尽可能短的走线并检查走线之间的宽度和距离，以始终保持所有互连的阻抗恒定.以下是一些有助于为 5G电路板应用设计的建议或提示：

1. 选择具有低介电常数 (Dk) 的材料: 由于 Dk 损耗与频率成正比增加，因此选择使用尽可能低的介电常数的材料至关重要；

2. 使用少量阻焊层：大多数阻焊层具有最高的吸湿能力。如果发生这种情况，当查看电路时可能会发生高损耗；

3. 使用完美光滑的铜迹线和平面图：现有的趋肤深度，其实和频率成反比，所以在5g高频信号的电路板上，趋肤深度是很浅的。不规则的铜表面将为您提供现有的不规则路径，增加电阻损耗；

4. 信号完整性：高频是集成电路设计人员面临的最困难的挑战。为了能够最大限度地提高 I/O，高密度互连 (HDI) 需要更薄的走线，这是一个会导致信号退化并导致进一步损耗的因素。这些损耗会对射频信号的传输产生不利影响，可能会延迟几毫秒，进而导致信号传输链出现问题。在高频域中，信号完整性几乎完全基于检查阻抗。传统的 PCB 制造工艺，例如减成法，存在梯形横截面的轨道的缺点（与垂直于轨道的垂直方向相比，该角度通常在 25 到 45 度之间）。这些横截面改变了轨道本身的阻抗，严重限制了 5G 应用。然而，这一难题可以使用mSAP （半加成制造工艺）技术来解决，该技术允许以更高的精度生成迹线，并允许通过光刻技术定义迹线几何形状。

5. 自动检测

用于高频应用的 5g 电路板需要经过自动检测程序，包括光学 (AOI) 或通过 ATE 执行。这些程序可以极大地提高与产品相关的质量，突出与电路相关的可能错误或低效率。 PCB 自动检查和测试领域的最新进展已显着节省时间并降低了与手动验证和测试相关的成本。采用新的自动检测技术可能有助于克服 5G 带来的困难，包括高频系统中的全局阻抗控制。越来越多地采用自动化检测方法还可以实现一致的性能和高生产率。

设计如何影响5G电路板制造？

5G在为PCB行业带来机遇的同时，也留下了更多更严格的技术要求。其在速度、集成度、散热性、规律性、多层性等方面的标志都远超4G。

全频谱参与、Massive MIMO 和超高密度系统将成为 5G 系统应用的关键技术。相应地，5G电路板也提出了复杂的挑战。最初，基站无线电单元和天线在结构和功能上都发生了重大变化，主要是无线电单元站的数量增加（8通道增加到64通道），匹配PCB面积增加； 4G基站设备RRU加天线设备住宅改成5G AAU架构（结合RRU和天线功能），对应更高的PCB集成度。其次，为了实现网络，这当然是超密集的，还有6GHz以下的范围方案，用于热点保护和大容量高-速度传输将是值得信赖的。因此，高频微波炉基站对高频5G电路板的兴趣将会增加。最后，在5G独立组网的网络设计下，能够满足高速传输的技术需求，基带产品、网板、背板、服务台等信息传输设备所需的PCB将采用增强型级高速基板材料。 “这些技术难点，需要PCB制造商不断把握技术和市场风格，走差异化之路，才能打造出具有竞争力的独特一面。

从长远来看，PCB 产品的热设计可能特别重要。不仅是为了适应高频产品的原因，还需要高功率和高功率厚度的散热需求。使用全新的高导热本肯定是散热，独特的散热结构PCB要求将出现。海量信息、云处理等所需的服务器是高层次、高可靠性的多层面板；物联网、智能生产、自动驾驶等新技术，你会有一些结构独特、技术需求独特的PCB，使用了特殊的材料，但它们通常是特殊的框架，不同于老式的PCB，或者需要比主流更高的精度的PCB。

了解客户需求并走差异化之路

由于数字信息业务的快速增长，PCB行业继续增长。 此外，PCB行业的重心已经转移到亚洲地区，中国在过去十年中已经转变为世界上最大的PCB专业基地。

与标准件的OEM制造不同，电路板是为下游客户定制的产品。这是一个高度“定制”的项目，需要对买家需求有更深入的了解。 5G是一项不断建立和不断创新的技术。如果不能跟上消费者的需求，仅仅通过对服务和产品的详细分析做更彻底、更详细，很难利用市场创造发展。

事实是每个电路板设计加工企业，都需要为未来的变化做好准备，即使5G已经大规模实施了。如果做得正确，电路板生产商可以受益于事实证明，PCB 检验和验证达到了相当高的精度，并且肯定会很容易地监控 PCB，这肯定是有缺陷的。不用说，这些方面中的每一个都反过来带来成本效益，同时提供具有竞争力的惊人优势。

深亚PCB致力于专注工业级产品电路板，服务领域涵盖智能通讯、工业控制、仪器仪表、航天电子、医疗电子、军工应用等。