Od široké aplikace chytrých zařízení až po hlubokou transformaci průmyslové automatizace, výkon komunikačních desek 5G, jakožto základní nosné složky technologie 5G, přímo ovlivňuje efektivitu a stabilitu celého komunikačního systému. Klíč k výkonu 5G komunikačních desek do značné míry závisí na zvolených materiálech. Vhodné materiály by měly nejen splňovat technické požadavky na vysokou frekvenci, vysokou rychlost a nízkou latenci pro 5G komunikaci, ale také mít dobrou stabilitu, spolehlivost a adaptabilitu na různé aplikační scénáře.
Laminát s mědí: základní kámen přenosu signálu
Laminát potažený mědí hraje důležitou roli při přenosu signálu v komunikačních deskách 5G a je základním materiálem v modulech integrovaných obvodů desek plošných spojů. S vývojem komunikačních produktů 5G směrem k miniaturizaci a velké kapacitě byly předloženy přísné požadavky na výkon měděných-laminátů při vyšších frekvencích a rychlostech, které tradiční měděné-lamináty již nejsou schopny splnit. V této souvislosti se vysokofrekvenční měděné-lamináty na bázi polytetrafluorethylenu staly klíčovým materiálem v éře vysoké frekvence a vysoké rychlosti. Tento materiál má vlastnosti, jako je nízká dielektrická konstanta a nízké dielektrické ztráty, což může zajistit rychlou rychlost šíření signálu a žádné zkreslení během přenosu.
Speciální pryskyřice a tkanina ze skelných vláken: zvyšující komplexní výkon desky
FR-4, epoxidový substrát vyztužený tkaninou ze skelných vláken, je široce používán v deskách plošných spojů základnových stanic 5G. Skládá se z jedné nebo více vrstev tkaniny ze skelných vláken impregnované epoxidovou pryskyřicí, kde tkanina ze skelných vláken slouží jako vyztužující materiál, poskytuje izolaci a zvyšuje pevnost; Speciální pryskyřice se používá jako výplňový materiál pro lepení a zvýšení výkonu desky. Aby byly splněny požadavky na spolehlivost, složitost, elektrický výkon a montážní výkon vysokofrekvenčních a vysokorychlostních PCB produktů, mnoho výrobců substrátových materiálů pro PCB vylepšilo speciální pryskyřice. V rámci trendu vysoké rychlosti a vysoké frekvence mezi hlavní materiály PCB patří nejen tradiční epoxidová pryskyřice, ale také polytetrafluorethylenová pryskyřice, bismaleimid triazinová pryskyřice, termosetová kyanátová pryskyřice, termosetová polyfenylenetherová pryskyřice a polyimidová pryskyřice, což vede k více než 130 typům mědí plátovaných laminátů. U plošných spojů základnových stanic jsou rozhodující dielektrické vlastnosti, rychlost přenosu signálu a tepelná odolnost. Z těchto klíčových ukazatelů vyplývá, že PTFE substráty fungují dobře a jejich vynikající dielektrické vlastnosti přispívají k úplnému a rychlému přenosu signálů. Jsou jedním z preferovaných pryskyřičných materiálů pro základní stanice PCB v éře 5G.
Deska s vysokou hodnotou Tg: vhodná pro požadavky na vysokou-frekvenci a vysokou{1}}rychlost
Hodnota Tg, známá také jako teplota skelného přechodu, je důležitým ukazatelem pro měření výkonu vysokofrekvenčních desek plošných spojů. Na pozadí vzestupu 5G, AI a dalších oborů se výrazně zvýšila poptávka po vysoce-výkonných PCB, což také vedlo k neustálému zvyšování hodnot Tg. Běžné štítky s hodnotou Tg (štítky FR4 s hodnotami Tg nižšími než 120 stupňů) již nejsou schopny splnit požadavky komunikace 5G, zatímco štítky s vysokou hodnotou Tg (hodnoty Tg obecně vyšší než 150 stupňů) prokázaly významné výhody v oblasti vysokorychlostního-přenosu a vysokofrekvenční{10}}komunikace. Desky s vysokou hodnotou Tg mohou vykazovat stabilnější a spolehlivější výkon v oblasti komunikace 5G a vysokorychlostního{13}přenosu dat. Vyžadují menší poměr podélných stojatých vln napětí, nižší ztráty signálu způsobené dielektrickými ztrátami a nižší zpoždění signálu. Ve fázi zpracování desek plošných spojů mají desky s vysokou hodnotou Tg lepší udržovatelnost toku zpracování, spolehlivost a kompatibilitu s jinými materiály při výrobě, stohování, vícevrstvém uspořádání desek a vrstvené grafice.
Kovové materiály: zajišťují přenos signálu a odvod tepla
Kovové materiály jsou také nepostradatelné v komunikačních deskách 5G. Například při přenosu signálu je měď běžně používaným materiálem vodičů kvůli své dobré vodivosti, která může zajistit účinný přenos signálů na deskách plošných spojů. Pro velké množství tepla generovaného během provozu komunikačního zařízení 5G jsou potřebná účinná opatření pro odvod tepla, aby byl zajištěn stabilní provoz zařízení. Některé kovové materiály, jako je hliník, se často používají k výrobě součástí pro odvod tepla, jako jsou chladiče, kvůli jejich dobré tepelné vodivosti a relativně nízké hmotnosti. V některých scénářích s vysokými požadavky na elektromagnetické stínění se navíc používají kovové materiály s vlastnostmi elektromagnetického stínění, jako jsou slitiny mědi, slitiny hliníku atd. Pokrytím těchto kovových materiálů na povrchu nebo specifických oblastech desky plošných spojů lze účinně blokovat vnější elektromagnetické rušení a zajistit stabilitu přenosu signálu uvnitř komunikační desky 5G.
Plasty a kompozitní materiály: pomáhají s miniaturizací a odlehčováním
S rozvojem komunikačních zařízení 5G směrem k miniaturizaci a odlehčení se stále více rozšiřuje použití plastů a kompozitních materiálů v komunikačních deskách 5G a souvisejících součástech. Vezměme si jako příklad anténní prvky, v éře 5G se díky vyšším frekvenčním pásmům a použití technologie Massive MIMO velikost anténních prvků zmenšila a jejich počet se výrazně zvýšil. Plastový anténní oscilátor je vyroben z modifikovaného plastového materiálu obsahujícího organické kovové kompozity a složité 3D trojrozměrné tvary jsou vyráběny v jednom kroku vstřikováním. Plastový povrch je následně pokoven speciální technologií. Toto řešení nejen zajišťuje, že anténa splňuje elektrický výkon 5G, ale také výrazně snižuje hmotnost produktu, minimalizuje nebezpečné procesy a šetří náklady. 3D plastový oscilátor v kombinaci se vstřikováním a selektivním galvanickým pokovováním, dvěma vysoce přesnými procesy, dokáže splnit požadavky na přesnost anténních oscilátorů ve vysokofrekvenčních scénářích nad 3,5 G.
Kompozitní materiály také demonstrují jedinečné výhody v komunikačních věžích a krytech antén. Ve srovnání s tradičními ocelovými konstrukcemi mají komunikační věže vyrobené z kompozitních materiálů výhody, jako je nízká hmotnost, odolnost proti korozi a snadná instalace. Například komunikační věže vyrobené z polyuretanových kompozitních materiálů jsou lehčí a lze je rychle instalovat i v odlehlých oblastech. Dokážou také odolat drsným povětrnostním podmínkám, jako je silný sníh a silný vítr, a jsou nákladově-efektivnější než tradiční ocelové věže. Jejich životnost může prodloužit i UV odolný povlak na povrchu. Kryty antén vyžadují dobré vlastnosti pronikání elektromagnetických vln a dostatečnou mechanickou pevnost, aby vydržely drsné prostředí. V trendu 5G se vysoce-kompozitní materiály staly oblíbenou volbou, jako jsou běžně používané plasty vyztužené skelnými vlákny, které poskytují izolaci,-korozi, ochranu před bleskem,{10}}rušení, odolnost a dobrý efekt přenosu vln.