5G產(chǎn)品對(duì)PCB板材的技術(shù)需求

吳善巧 徐明亮 姜自發(fā) 余小建

摘要：隨著時(shí)代的快速發(fā)展與進(jìn)步，通信技術(shù)及通信產(chǎn)品也取得了很大成就與進(jìn)展，隨著5G技術(shù)及產(chǎn)品的出現(xiàn)，通訊產(chǎn)業(yè)對(duì)于PCB板材的要求也在不斷提升。作為通信產(chǎn)品中非常重要的電子部件，PCB板材行業(yè)的發(fā)展也將面臨新的挑戰(zhàn)，為適應(yīng)5G技術(shù)的發(fā)展，PCB板材各項(xiàng)性能及技術(shù)要求也將提出更高要求和標(biāo)準(zhǔn)。本文將簡(jiǎn)要介紹PCB板材及行業(yè)特點(diǎn)，對(duì)5G時(shí)代下PCB在通訊行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，最后針對(duì)5G產(chǎn)品對(duì)于PCB板材技術(shù)需求進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，希望能為相關(guān)從業(yè)人員帶來(lái)一些幫助和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：5G產(chǎn)品；PCB板材；技術(shù)需求

一、PCB板材概述

PCB即印制電路板，作為電子產(chǎn)品中重要電子部件，其通常由導(dǎo)體和絕緣基材構(gòu)成，在電子產(chǎn)品中起到對(duì)電子元器件的支撐和連接作用。PCB的質(zhì)量對(duì)于電子產(chǎn)品影響很大，不同產(chǎn)品對(duì)于PCB板材技術(shù)需求也不盡相同。PCB板材通常為覆銅箔層壓板，然后再在基板材料上通過(guò)化學(xué)處理方法加工出電路。除此之外，對(duì)于多層PCB板，通常是將導(dǎo)電圖形層、半固化片以及薄覆銅箔板壓在一起，PCB質(zhì)量性能等主要還是取決于基板的材料，因此其技術(shù)性能是否能達(dá)到產(chǎn)品需求，將會(huì)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。

二、PCB行業(yè)特點(diǎn)及5G時(shí)代需求

1.PCB行業(yè)特征

PCB行業(yè)根據(jù)其使用場(chǎng)景以及發(fā)揮作用差異，因此在生產(chǎn)時(shí)更多采取定制化生產(chǎn)，對(duì)于板材厚度材料、線寬線距等都有著具體化要求，因此具有定制化程度高的特點(diǎn)。此外，因其定制化特點(diǎn)，無(wú)法在擴(kuò)大規(guī)模的同時(shí)確保效率提升，行業(yè)格局較為分散。除以上兩點(diǎn)以外，由于PCB行業(yè)技術(shù)差異較小，更多在于對(duì)成本的把控，因此其行業(yè)盈利更多來(lái)自于成本控制。

2.5G時(shí)代需求

PCB應(yīng)用于通信行業(yè)很多領(lǐng)域，包括無(wú)線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信以及固網(wǎng)寬帶等，隨著5G時(shí)代的到來(lái)，通訊領(lǐng)域?qū)CB板材提出了更高要求的同時(shí)也帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，以通信基站為例，4G時(shí)代通信基站通常由基帶處理單元、射頻處理單一以及天線構(gòu)成，其公共無(wú)線電接口傳輸量在10Gbps左右，而在5G時(shí)代，這樣的信息傳輸量顯然是不夠用的，因此5G技術(shù)的快速發(fā)展將為通信基站結(jié)構(gòu)帶來(lái)新的變革，其基站結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變。5G基站使用Massive MIMO天線，形成了新的有源天線單元，剩下的基帶處理單元拆成分布單元及中央單元兩級(jí)架構(gòu)。

三、通訊行業(yè)中PCB板材應(yīng)用

信息時(shí)代的到來(lái)推動(dòng)著我國(guó)通訊行業(yè)的迅速發(fā)展，隨著通信技術(shù)及通信產(chǎn)品的快速發(fā)展，為PCB行業(yè)帶來(lái)了不少的機(jī)遇和挑戰(zhàn)：

1.通信數(shù)據(jù)高速高頻化發(fā)展

目前通訊行業(yè)產(chǎn)品在不斷追求功能性和高性能的同時(shí)，產(chǎn)品技術(shù)水平也在不斷提升中，信息數(shù)據(jù)開(kāi)始朝著高速、高頻方向發(fā)展。5G技術(shù)及產(chǎn)品的出現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息更快更準(zhǔn)確的傳輸及處理，同時(shí)也對(duì)PCB板材提出了更高的要求。

2.信息容量顯著提升

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，信息傳輸內(nèi)容需求量也開(kāi)始越來(lái)越多，實(shí)現(xiàn)短距離高速信號(hào)傳輸同樣是IT行業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在這樣的背景下，高頻信號(hào)的廣泛使用，有效提升了信息容量。

四、5G產(chǎn)品對(duì)于PCB板材的技術(shù)需求

現(xiàn)如今通訊行業(yè)，由于其功能性強(qiáng)、集成度高、速度快、質(zhì)量好、成本低等問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)于PCB 的技術(shù)要求也越來(lái)越高，具體而言可以從以下幾個(gè)角度考慮5G產(chǎn)品對(duì)于PCB板材技術(shù)要求：

1.樹(shù)脂裂紋

隨著通訊行業(yè)的快速發(fā)展，PCB板材上線路密度開(kāi)始越來(lái)越大，因此孔間距也在不斷減小，當(dāng)孔壁間距過(guò)小時(shí)，很容易出現(xiàn)樹(shù)脂裂紋。一般而言，孔壁間距、板材厚度、板材材料、電路設(shè)計(jì)以及PCB制作過(guò)程等都會(huì)對(duì)出現(xiàn)樹(shù)脂裂紋產(chǎn)生一定影響，為提升PCB板材性能，需要找到更加合適的材料。

2.板材尺寸穩(wěn)定性

由于5G產(chǎn)品PCB層數(shù)較多，圖形比較密集，但是焊盤(pán)有限，因此很容易出現(xiàn)由于尺寸不穩(wěn)定造成的故障和問(wèn)題。確保外層與內(nèi)層的位置能夠相對(duì)應(yīng)就顯得至關(guān)重要，一旦板材漲縮超過(guò)一定限度，就會(huì)影響到其精確性與對(duì)位性。目前市場(chǎng)上很多多層板的覆銅芯板很薄，這樣一來(lái)其板上銅密度可能不均勻，當(dāng)板材出現(xiàn)漲縮時(shí)，芯板尺寸變化明顯，將無(wú)法確保圖形位置精度以及圖形各層對(duì)位問(wèn)題。

通常來(lái)說(shuō)，影響到板材尺寸主要在于板材組成成分CTE不匹配，此外上膠時(shí)樹(shù)脂含量不均勻，這些半固化片受潮會(huì)產(chǎn)生一定殘余應(yīng)力從而因此尺寸改變，玻璃布的厚度還有樹(shù)脂含量等都可以算作其中。為滿足5G產(chǎn)品的需求，其芯板板材尺寸一定要確保穩(wěn)定性，將尺寸變化控制在允許范圍之內(nèi)。

3.抗變形

隨著產(chǎn)品對(duì)于PCB板材更高要求，PCB要實(shí)現(xiàn)局部挖空、板材混壓、大尺寸薄板等，就需要提升PCB板材的抗變形能力。產(chǎn)品對(duì)于PCB板材的要求在于平整以及韌性良好。PCB板材在進(jìn)行焊接過(guò)程中很容易產(chǎn)生變形，往往會(huì)造成產(chǎn)品達(dá)不到需求標(biāo)準(zhǔn)。隨著通訊行業(yè)的快速發(fā)展，這類(lèi)尺寸較大、厚度較小的PCB在遇到類(lèi)似局部挖空等要求時(shí)，板材將很容易出現(xiàn)變形從而引發(fā)嚴(yán)重的后果，目前很多PCB在生產(chǎn)時(shí)，為保證成本增加不會(huì)過(guò)高的情況下，要滿足5G高頻需求，很多企業(yè)會(huì)將FR4以及PTEE等特殊材料進(jìn)行混壓，會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能不匹配的現(xiàn)象，從而很容易出現(xiàn)PCB變形等問(wèn)題。

4.穩(wěn)定Dk/Df

通常來(lái)說(shuō)，信號(hào)傳輸速率及傳輸品質(zhì)與介電常數(shù)（Dk）以及介質(zhì)損耗（Df）有關(guān)，由于信號(hào)傳輸速率與介電常數(shù)（Dk）平方根成反比，且介質(zhì)損耗（Df）越小其信號(hào)損耗越小，因此高頻高速PCB要實(shí)現(xiàn)低傳輸延遲、低傳輸損耗等要求，規(guī)定板材的Dk小且穩(wěn)定的同時(shí)Df也必須小。現(xiàn)如今對(duì)于信息傳輸量需求也在不斷增加，通訊設(shè)備信號(hào)速率正在不斷提升當(dāng)中。但是在信號(hào)速率5Gbps以上時(shí)，對(duì)于PCB的輸電性能將會(huì)受到影響，例如板材頻率穩(wěn)定性、PCB板材各向異性、環(huán)境溫度濕度等都會(huì)造成一定程度影響。對(duì)于PCB板材的Dk/Df，一般為實(shí)現(xiàn)在同一塊PCB上低速信號(hào)和高速信號(hào)的覆蓋，最好可以確保其Dk/Df的穩(wěn)定，以滿足產(chǎn)品使用需求。同樣，對(duì)于環(huán)境溫度濕度的影響，同樣需要確保其穩(wěn)定性。

5.導(dǎo)熱需求

為方便人們?nèi)粘Ｊ褂茫娮赢a(chǎn)品造型越來(lái)越輕薄，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，很多元器件排布更加集中，功率也相應(yīng)提高，因此在PCB板上線路線寬減小，銅面減小，這就導(dǎo)致其導(dǎo)熱更加困難，發(fā)熱情況嚴(yán)重。PCB過(guò)熱會(huì)影響到元件的運(yùn)行狀況及壽命，因此，PCB導(dǎo)熱問(wèn)題也是目前PCB行業(yè)需要解決的重要問(wèn)題之一。對(duì)于PCB過(guò)熱問(wèn)題，可以通過(guò)埋銅塊、散熱過(guò)孔、選擇金屬襯底以及選取導(dǎo)熱板材等方式進(jìn)行改善。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，如今第五代移動(dòng)通信技術(shù)也已走上歷史舞臺(tái)，這也為我國(guó)PCB板材市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。PCB作為通信產(chǎn)品的重要組成部件，起到產(chǎn)品電子元器件支撐及連接作用。在通訊產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，PCB板材需要從樹(shù)脂裂紋、穩(wěn)定性、抗變形、穩(wěn)定Dk/Df等多方面實(shí)現(xiàn)性能提升以滿足5G產(chǎn)品高速高頻需求。本文通過(guò)對(duì)PCB板材在新的技術(shù)發(fā)展背景下的技術(shù)需求進(jìn)行簡(jiǎn)要分析列舉，希望能為我國(guó)通訊產(chǎn)業(yè)及PCB產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一定推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：吳善巧；漢；浙江省三門(mén)縣，（1990-11）；高級(jí)工程師；研究方向：pcb板材。

（作者單位：浙江大華技術(shù)股份有限公司）