Công nghệ vi sóng - Tần số cao PCB trong kỷ nguyên 5G - Rogers PCB

Với sự phát triển của công nghệ điện tử. Sản xuất điện tử cũng đòi hỏi ngày càng nhiều vật liệu, chẳng hạn như vật liệu PCB tần số cao. Lấy Rogers làm ví dụ. Rogers PCB Material là một mô hình vật liệu PCB tần số cao được sản xuất bởi Rogers, khác với epoxy vật liệu PCB truyền thống. Nó được làm bằng vật liệu tần số cao bằng gốm sứ và không chứa sợi thủy tinh. Khi tần số hoạt động của mạch trên 500 MHz, phạm vi vật liệu có sẵn cho các kỹ sư thiết kế PCB tần số cao được giảm đáng kể.

Rogers RO4350B cho phép các kỹ sư RF dễ dàng thiết kế các mạch như khớp mạng, điều khiển trở kháng đường truyền, v.v. Do tổn thất điện môi thấp, vật liệu R04350B có lợi thế hơn vật liệu mạch thông thường trong các ứng dụng tần số cao. Hằng số điện môi của nó dao động theo nhiệt độ gần như thấp nhất trong số các vật liệu tương tự. Hằng số điện môi của nó cũng khá ổn định trên dải tần số rộng hơn, ở mức 3,48 và giá trị thiết kế được đề xuất là 3,66. LoPraâ Copper Foil có thể làm giảm tổn thất chèn. Điều này làm cho vật liệu phù hợp cho các ứng dụng băng thông rộng.

Rogers PCB gốm tần số cao PCB vật liệu loạt phân loại:

Rogers RO3000 Series: Vật liệu mạch PTFE dựa trên gốm. Các mô hình Rogers bao gồm: RO3003, RO3006, RO3010, RO3035 Laminate tần số cao.

Rogers RT6000 Series: Dựa trên vật liệu mạch PTFE đầy gốm, được thiết kế đặc biệt cho các mạch điện tử và vi sóng đòi hỏi hằng số điện môi cao. Mô hình Rogers bao gồm: hằng số điện môi RT6006 6,15 và hằng số điện môi RT6010 10,2.

Rogers TMM Series: Vật liệu composite dựa trên gốm sứ, hydrocarbon và polymer nhiệt rắn. Mô hình Rogers: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i, TMM13i. Chờ chút.

Hiện nay, bố cục 5G toàn cầu đang ngày càng tăng tốc. Kiến trúc phân tán trạm gốc 3G/4G truyền thống có thể được chia thành các hệ thống BBU, RRU và Skyfeed, trong đó các hệ thống RRU và Skyfeed được kết nối thông qua bộ nạp. Việc tích hợp kiến trúc hệ thống RRU và Skyfeed có thể làm giảm tổn thất tín hiệu trên bộ nạp và cải thiện hiệu quả truyền dẫn do nguy cơ mất truyền ở tần số cao hơn. Tích hợp cao cho phép một số lượng lớn các thành phần phân tán được thay thế bằng bảng PCB, cuối cùng làm tăng lượng đơn vị sử dụng PCB.

Tần số cao 5G làm cho vật liệu PCB tần số cao

Trong thời đại 5G, phải sử dụng PCB tần số cao (3GPP quy định dải tần số được hỗ trợ bởi 5GNR là 450MHz-52.6GHz). Lý do là:

Sau bốn thế hệ công nghệ truyền thông đầu tiên, tài nguyên băng tần thấp đã được sử dụng và không có nhiều tài nguyên có sẵn cho phát triển 5G;

2. Tần số càng cao, càng có nhiều thông tin có thể được tải và càng có nhiều tài nguyên, điều này cũng có thể làm cho tốc độ truyền cao hơn (ví dụ, trong 100MHz, chỉ có 5 kênh 20MHz có thể được tách ra, trong khi trong 1GHz, 50 kênh 20MHz có thể được tách ra).

Tần số của sóng điện từ càng cao, sự suy giảm càng nghiêm trọng do hiện tượng cộng hưởng do tải trọng và ảnh hưởng của hiệu ứng đường truyền. Để đạt được truyền hiệu quả cao ở tần số cao, cần phải kiểm soát mất tín hiệu trên bộ thu phát và thiết bị truyền dẫn. Các thiết bị mang tương ứng sẽ thay đổi từ vật liệu PCB truyền thống sang vật liệu PCB tần số cao (ví dụ: Rogers 4350). Cụ thể, ăng-ten đầu cuối ban đầu sử dụng FPC (bảng mạch linh hoạt) với PI là vật liệu chính. Tuy nhiên, hiệu quả truyền dẫn thấp do hằng số điện môi cao của PI (Dk, khả năng truyền tải phương tiện để chặn electron) và tổn thất điện môi (Df, khả năng truyền tải phương tiện để chuyển đổi điện năng thành nhiệt), Do đó, xu hướng thay thế PI bằng polyme tinh thể lỏng (LCP) với Dk và Df thấp hơn đang ngày càng nổi bật. Hiện tại, Apple đã giới thiệu LCP, vật liệu LCP hứa hẹn sẽ trở thành vật liệu chủ đạo trong tương lai, ví dụ, mô-đun LCP riêng lẻ trong iPhone X có giá khoảng 4-5 USD/ăng-ten, so với ăng-ten PI truyền thống là 0,4 USD/ăng-ten. Có rất nhiều chỗ để nâng giá trị đơn vị.

Ăng-ten trạm gốc cũng yêu cầu sử dụng vật liệu tần số cao (ví dụ: Rogers 4350). Hiện tại, giải pháp chính là sử dụng Teflon (PTFE) hoặc hydrocarbon PCB (với tài sản điện môi tốt). Giá khoảng 3000-6000 RMB/mét vuông, giá của PCB thông thường là khoảng 1900 RMB/mét vuông. Giá trị đơn vị tăng khoảng 1,5-3 lần. RRU cho trạm gốc 3G/4G yêu cầu một bảng AC tần số cao và bảng PCB cho bộ khuếch đại công suất RF yêu cầu sử dụng vật liệu tần số cao (như Rogers 4350), nhưng để tiết kiệm chi phí, FR4 và chất nền tần số cao sẽ được trộn lẫn với nhau. Nhu cầu về vật liệu PCBPCB tần số cao (như Rogers 4350) cho bảng AC tần số trung bình và cao 5G AAU sẽ tăng lên và việc sử dụng vật liệu tần số cao trong bảng PCB sẽ tăng lên, do đó làm tăng giá trị của veneer.

Ba kịch bản được xây dựng trong kỷ nguyên 5G (eMBB, mMTC, uRLCC) có nghĩa là chúng ta sắp bước vào kỷ nguyên bùng nổ dữ liệu và khối lượng dữ liệu sẽ bùng nổ. Với việc thương mại hóa 5G, số lượng kết nối 5G ở Trung Quốc sẽ đạt 428 triệu vào năm 2025 và tốc độ tăng trưởng kép 5 năm sẽ đạt 155,61%. Sự bùng nổ dữ liệu buộc các thiết bị truyền thông phải cải thiện khả năng xử lý dữ liệu, vật liệu PCB tần số cao tương ứng dự kiến sẽ phát triển thành nhiều lớp, Và giá của PCB tần số cao cũng tăng theo.