2025-09-04
การเปิดตัวเทคโนโลยี 5G ได้กําหนดใหม่ขอบเขตของการสื่อสารไร้สาย โดยผลักดันอุปกรณ์ให้ทํางานในความถี่ที่ไม่เคยมีมาก่อน (ต่ํากว่า 6GHz ถึง 60GHz+) และอัตราการส่งข้อมูล (สูงถึง 10Gbps)หลักของการปฏิวัตินี้คือองค์ประกอบที่สําคัญ แต่มักถูกมองข้าม: วัสดุ PCB ไม่เหมือนกับระบบ 4G เครือข่าย 5G ต้องการพื้นฐานที่ลดการสูญเสียสัญญาณให้น้อยที่สุดและระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ต้องการที่ PCB FR-4 แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองได้.
คู่มือนี้ล้างความลึกลับเกี่ยวกับบทบาทของวัสดุ PCB ในการออกแบบ 5G โดยแยกลักษณะสําคัญ เช่น สถาน Dielectric (Dk) และตัวประกอบการระบาย (Df)และให้การเปรียบเทียบรายละเอียดของพื้นฐานบนสําหรับเครื่องขยายเสียงไม่ว่าคุณจะออกแบบสถานีฐาน 5G โมเดมสมาร์ทโฟน หรือเซ็นเซอร์ IoT การเข้าใจวัสดุเหล่านี้จะช่วยให้คุณปรับปรุงความสมบูรณ์แบบของสัญญาณลดความช้าเรายังจะเน้นถึงเหตุผลที่การเลือกวัสดุจะแตกต่างกันไปตามการใช้งานและวิธีการให้ความเหมาะสมกับพื้นฐานสําหรับกรณีการใช้งาน 5G ของคุณ
ทําไม 5G ต้องใช้วัสดุ PCB ที่เชี่ยวชาญ
ระบบ 5G แตกต่างจาก 4G ในสองวิธีการที่เปลี่ยนเกม: ความถี่ที่สูงขึ้น (ถึง 60GHz สําหรับ mmWave) และความหนาแน่นของข้อมูลที่สูงขึ้น ความแตกต่างเหล่านี้เพิ่มความสําคัญของวัสดุ PCB,เพราะแม้แต่ความไม่ประสิทธิภาพเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็สามารถทําให้สัญญาณสูญเสียหรือไม่มั่นคงได้อย่างมหันต์
คุณสมบัติของวัสดุสําคัญสําหรับผลงาน 5G
| อสังหาริมทรัพย์ | คํานิยาม | เหตุ ผล ที่ 5G สําคัญ |
|---|---|---|
| คอนสแตนตรอัดไฟฟ้า (Dk) | ความสามารถของวัสดุในการเก็บพลังงานไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า | Dkต่ํากว่า (2.0?? 3.5) ลดความช้าและการกระจายสัญญาณ, ที่สําคัญสําหรับ 60GHz mmWave. |
| ค่า dissipation (Df) | การวัดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนในวัสดุแบบ dielectric | Df ต่ํากว่า (<0.004) ลดการอ่อนแอสัญญาณให้น้อยที่สุดในความถี่สูง, รักษาความสมบูรณ์ของข้อมูล |
| ความสามารถในการนําความร้อน | ความสามารถของวัสดุในการนําความร้อน | ความสามารถในการนําความร้อนที่สูงกว่า (> 0.5 W / m · K) ป้องกันการอุ่นเกินในเครื่องยกระดับ 5G ที่อยากพลังงาน |
| TCDk (ปริมาณอุณหภูมิ Dk) | วิธีที่ Dk เปลี่ยนแปลงกับอุณหภูมิ | TCDk ที่ต่ํา (<±50 ppm/°C) รับประกันผลงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง / รถยนต์ (-40 °C ถึง 85 °C) |
ราคา ของ การ เลือก วัสดุ ที่ ไม่ ถูก ต้อง
การใช้วัสดุที่ต่ํากว่าพีซีบี 5G ส่งผลให้มีผลการทํางานที่สามารถวัดได้:
1สับสราทที่มี Df = 0.01 ที่ 28GHz ส่งผลให้เสียสัญญาณ 3 เท่ามากกว่าที่ Df = 0.003 มากกว่ารอย 10 ซม.
2.การนําความร้อนที่ไม่ดี (ตัวอย่างเช่น FR-4 ที่ 0.2 W/m·K) สามารถเพิ่มอุณหภูมิส่วนประกอบขึ้น 25 °C ลดอายุการใช้งานของโมดูล 5G เป็น 40%
3วัสดุที่มี TCDk สูง (ตัวอย่างเช่น PTFE แบบทั่วไปที่มี TCDk = ± 100 ppm/°C) อาจทําให้ความไม่เหมาะสมของอุปทานในอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ, ลดความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อถึง 20%
5G PCB Design Best Practices: กลยุทธ์ที่ขับเคลื่อนด้วยวัสดุ
การเลือกวัสดุที่เหมาะสมเป็นเพียงขั้นตอนแรกเท่านั้น การเลือกการออกแบบต้องทํางานร่วมกันกับคุณสมบัติของพื้นฐาน เพื่อให้การทํางาน 5G ได้สูงสุด
1การควบคุมความคับคายผ่าน Dk Matching
สัญญาณ 5G (โดยเฉพาะมิลลิเมตรเวฟ) มีความรู้สึกสูงต่อการเปลี่ยนแปลงอาการต่อต้าน ใช้สับสราทที่มีความอดทน Dk สั้น (± 0.05) และร่องรอยการออกแบบเพื่อเป้าหมาย 50Ω (ปลายเดียว) หรือ 100Ω (ความแตกต่าง)ตัวอย่างเช่น สับสราท Rogers RO4350B (Dk = 3.48) ที่มีความกว้าง 0.1mm บนชั้น dielectric 0.2mm จะรักษาความจํากัด 50Ω ที่คงที่
2ลดความยาวเส้นทางสัญญาณให้น้อยที่สุด
สัญญาณความถี่สูงจะลดความเร็วอย่างรวดเร็วในระยะทาง ดําเนินร่องรอย RF ต่ํากว่า 5 เซนติเมตรในการออกแบบ mmWave และใช้สับสราตที่มี Df ต่ํา (เช่น Sytech Mmwave77, Df = 0.0036) เพื่อลดการสูญเสียในเส้นทางที่ยาวกว่า
3การบูรณาการจัดการความร้อน
จับคู่องค์ประกอบ 5G ที่มีพลังงานสูง (เช่น เครื่องขยายเสียง 20W) กับพื้นฐานที่นําไฟ (เช่น Rogers 4835T, 0.6 W / m · K) และเพิ่มช่องทางความร้อน (0.3 มมกว้าง) เพื่อระบายความร้อนไปยังระนาบทองแดง
4การป้องกันการลด EMI
PCB 5G มีแนวโน้มต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ใช้สับสราตที่มี Dk ต่ํา (เช่น Panasonic R5585GN, Dk = 3.95) ในการวางแผนที่เต็มไปด้วยคนและรวมกันกันทองแดงรอบส่วนประกอบที่มีความรู้สึก เช่น แอนเทนนา.
วัสดุ PCB เครื่องขยายเสียง 5G: สับสราทชั้นนําสําหรับผลงานพลังงานสูง
เครื่องขยายเสียง 5G ช่วยส่งสัญญาณที่อ่อนแอให้ส่งไประยะไกล โดยทํางานที่ 30 ราคา 300W ในสถานีฐาน และ 1 ราคา 10W ในอุปกรณ์ผู้ใช้ความสามารถในการนําความร้อนสูง, และความมั่นคงภายใต้พลังงานสูง
วัสดุ PCB ตัวขยาย 5G ที่ดีที่สุด
| สัญลักษณ์สินค้า | รุ่น | ระยะความหนา (มม.) | ขนาดแผ่น | สาเหตุ | Dk | Df | การประกอบ | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| โรเจอร์ส | RO3003 | 0.127 รางวัล 1524 | 12×18×18×24 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.00 | 0.0012 | PTFE + เซรามิก | เครื่องเสริมเสียงสถานีฐานพลังงานสูง (60GHz) |
| โรเจอร์ส | RO4350B | 0.168 รางวัล 1524 | 12×18×18×24 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.48 | 0.0037 | ไฮโดรคาร์บอน + เซรามิก | เครื่องเสริมพลังงานกลาง (ใต้ 6GHz) |
| ปานาซอนิก | R5575 | 0.102 หมื่น762 | 48×36×48×42 | กวางโจว ประเทศจีน | 3.60 | 0.0048 | PPO | เครื่องกระตุ้นอุปกรณ์ผู้บริโภคที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่าย |
| FSD | 888T | 0.508 ละ 0.762 | 48×36 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.48 | 0.0020 | นาโนเซรามิก | เครื่องเสริมเสียงเซลล์ขนาดเล็ก mmWave |
| ไซเทค | mmwave77 | 0.127 ครับ762 | 36×48 | โดงกวน, จีน | 3.57 | 0.0036 | PTFE | เครื่องเสริมเสียงซ้ํา 5G ในภายนอก |
| TUC | Tu-1300E | 0.508 ราคา 1 บาท524 | 36×48× 42×48 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.06 | 0.0027 | ไฮโดรคาร์บอน | เครื่องเสริมเสียง 5G V2X สําหรับรถยนต์ |
การ วิเคราะห์: การ เลือก วัสดุ เสริมเสียง ที่ เหมาะสม
a.สําหรับคลื่น mmWave (2860GHz): Rogers RO3003 (Df = 0.0012) ไม่มีคู่แข่งในการสูญเสียน้อย ทําให้มันเหมาะสําหรับเครื่องเสริมเสียงสถานีฐานระยะไกลหัว PTFE ของมันยังจัดการพลังงานสูง (ถึง 300W) โดยไม่ต้องทําลาย.
b.สําหรับ Sub-6GHz (3.5GHz): Rogers RO4350B ประสบความสมดุลระหว่างผลประกอบและราคา, ด้วยความสามารถในการนําความร้อนที่เพียงพอ (0.65 W/m·K) สําหรับการออกแบบพลังงานกลาง
c.สําหรับอุปกรณ์ผู้บริโภค: Panasonic R5575 (PPO) ให้ผลงานที่ดีพอ (Df = 0.0048) ในราคาที่ต่ํากว่า Rogers 30% เหมาะสําหรับเครื่องเสริมเสียงสมาร์ทโฟนหรือ IoT (1 5W)
วัสดุ PCB สําหรับแอนเทนนา 5G: สับสราตสําหรับการส่งสัญญาณ
แอนเทนนา 5G (ทั้งเซลล์ขนาดใหญ่และเซลล์ขนาดเล็ก) ต้องการวัสดุที่ลดการสะท้อนให้น้อยที่สุด, รักษาประสิทธิภาพการกระจายรังสี, และรองรับความกว้างของแบนด์วิด (100MHz ∼2GHz)แอนเทนเนสให้ความสําคัญกับ Dk ที่คงที่ในความถี่และความทนทานทางกลสําหรับการใช้ในภายนอก.
วัสดุ PCB แอนเทนนา 5G ที่ดีที่สุด
| สัญลักษณ์สินค้า | รุ่น | ระยะความหนา (มม.) | ขนาดแผ่น | สาเหตุ | Dk | Df | การประกอบ | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ปานาซอนิก | R5575 | 0.102 หมื่น762 | 48×36×48×42 | กวางโจว ประเทศจีน | 3.60 | 0.0048 | PPO | อานเตนเซลล์ขนาดเล็กในห้อง |
| FSD | 888T | 0.508 ละ 0.762 | 48×36 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.48 | 0.0020 | นาโนเซรามิก | อานเตนนาบนหลังคา mmWave |
| ไซเทค | mmwave500 | 0.203 รางวัล 1524 | 36×48× 42×48 | โดงกวน, จีน | 3.00 | 0.0031 | PPO | อานเตนราดาร์ 5G สําหรับรถยนต์ |
| TUC | TU-1300N | 0.508 ราคา 1 บาท524 | 36×48× 42×48 | ไต้หวัน, จีน | 3.15 | 0.0021 | ไฮโดรคาร์บอน | แอนเทนเนสสถานีฐานแมคโคร |
| Ventec | VT-870 L300 | 0.508 ราคา 1 บาท524 | 48×36×48×42 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.00 | 0.0027 | ไฮโดรคาร์บอน | แอนเทนเน่ IoT ที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่าย |
| Ventec | VT-870 H348 | 00.08 ราคา 1.524 | 48×36×48×42 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.48 | 0.0037 | ไฮโดรคาร์บอน | แอนเทนเน่ระยะยาวสองช่วง (ใต้ 6GHz + mmWave) |
การ วิเคราะห์: การ เลือก วัสดุ แอนเทนน่า ที่ เหมาะสม
a.สําหรับสถานีฐานแมคโคร: TUC TU-1300N (Dk = 3.15) ให้ความมั่นคง Dk ที่เป็นพิเศษในระยะ 3.5 ∼ 30 GHz, รับประกันรูปแบบการรังสีที่ตรงกันหัวหินไฮโดรคาร์บอนของมันยังทนต่อความเสียหายจากแสง UV ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง.
b.สําหรับแอนเทนนา Mmwave: FSD 888T (Df = 0.0020) ลดการดูดซึมสัญญาณให้น้อยที่สุด ทําให้มันเหมาะสมสําหรับแอนเทนนาบนหลังคา 28GHz ที่ต้องการการส่งสัญญาณระยะไกล
c.สําหรับแอนเทนนารถยนต์: Sytech Mmwave500 (Dk = 3.00) จัดการหมุนเวียนการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิ (-40 °C ถึง 125 °C) ที่สําคัญสําหรับระบบราดาร์ ADAS 5G
d.สําหรับการออกแบบที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่าย: Ventec VT-870 L300 ส่งผลประกอบการ 90% ของวัสดุระดับพรีเมียมในราคา 50% เหมาะสําหรับแอนเทนนา IoT ในภายในบ้าน
วัสดุ PCB โมดูลความเร็วสูง 5G: สับสราตสําหรับการใช้งานที่ใช้ข้อมูลมาก
โมดูลความเร็วสูง 5G (ตัวอย่างเช่น เครื่องรับสัญญาณ โมเดม และหน่วย Backhaul) จัดการและเส้นทางปริมาณข้อมูลขนาดใหญ่ต้องการวัสดุที่รองรับสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูง (สูงสุด 112Gbps PAM4) ด้วยการสื่อสารข้ามสายและความช้าอย่างน้อยสับสราตเหล่านี้สมดุลผลงานไฟฟ้ากับการผลิต
วัสดุ PCB โมดูลความเร็วสูง 5G ที่ดีที่สุด
| สัญลักษณ์สินค้า | รุ่น | ระยะความหนา (มม.) | ขนาดแผ่น | สาเหตุ | Dk | Df | การประกอบ | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| โรเจอร์ส | 4835T | 00.064 หมื่น101 | 12×18×18×24 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.33 | 0.0030 | ไฮโดรคาร์บอน + เซรามิก | โมดูล Backhaul 112Gbps |
| ปานาซอนิก | R5575G | 00.05 หมื่น75 | 48×36×48×42 | กวางโจว ประเทศจีน | 3.60 | 0.0040 | PPO | โมเดมผู้บริโภคความเร็วกลาง (25Gbps) |
| ปานาซอนิก | R5585GN | 00.05 หมื่น75 | 48×36×48×42 | กวางโจว ประเทศจีน | 3.95 | 0.0020 | PPO | เครื่องรับสัญญาณ 50Gbps ระดับธุรกิจ |
| ปานาซอนิก | R5375N | 00.05 หมื่น75 | 48×36×48×42 | กวางโจว ประเทศจีน | 3.35 | 0.0027 | PPO | โมดูล 5G V2X สําหรับรถยนต์ |
| FSD | 888T | 0.508 ละ 0.762 | 48×36 | ซูโจว ประเทศจีน | 3.48 | 0.0020 | นาโนเซรามิก | โมดูลคอมพิวเตอร์ขอบ 5G |
| ไซเทค | S6 | 00.05 ละ 2.0 | 48×36×48×40 | โดงกวน, จีน | 3.58 | 0.0036 | ไฮโดรคาร์บอน | โมดูล IoT 5G อุตสาหกรรม |
| ไซเทค | S6N | 00.05 ละ 2.0 | 48×36×48×42 | โดงกวน, จีน | 3.25 | 0.0024 | ไฮโดรคาร์บอน | โมดูลเกม 5G ความช้าต่ํา |
การวิเคราะห์: การเลือกวัสดุโมดูลความเร็วสูงที่เหมาะสม
a.สําหรับความเร็วสูงสุด (112Gbps): Rogers 4835T (Df = 0.0030) เป็นมาตรฐานทองคํา, ด้วยการควบคุม Dk ที่แน่น (± 0.05) เพื่อลดการสั่นสะเทือนใน Backhaul และโมดูลศูนย์ข้อมูล
b.สําหรับการใช้งานในธุรกิจ: Panasonic R5585GN (Df = 0.0020) มีความสมดุลระหว่างความเร็วและความน่าเชื่อถือ ทําให้มันเหมาะสมสําหรับเครื่องรับสัญญาณ 50Gbps ในเครือข่ายธุรกิจ
c. สําหรับโมดูลรถยนต์: Panasonic R5375N (Dk = 3.35) ทนกับสภาพที่รุนแรงภายใต้โฮปขณะที่รองรับการสื่อสาร V2X 25Gbps
d.สําหรับ IoT ที่มีประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย: Sytech S6N (Df = 0.0024) ให้ผลงาน 80% ของ Rogers ราคาครึ่งหนึ่ง เหมาะสําหรับเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมความช้าต่ํา
แนวโน้มของวัสดุ PCB 5G: สิ่งที่จะคาดหวังในปี 2026
เมื่อ 5G พัฒนาไปสู่ 6G (ที่มีความถี่ถึง 100GHz) วัสดุ PCB จะได้รับนวัตกรรมเพิ่มเติม. แนวโน้มหลักประกอบด้วย:
1. Substrate LCP (พอลิเมอร์คริสตัลเหลว) ความสูญเสียต่ํา
LCP (Dk = 2)9, Df = 0.0015) กําลังปรากฏขึ้นเป็นตัวนําในการใช้งานในระดับ 60 ∼ 100 GHz โดยให้ความมั่นคงทางความร้อนที่ดีกว่า PTFE และการบูรณาการง่ายขึ้นกับ PCBs ที่ยืดหยุ่น
2ผสมวัสดุที่ปรับปรุงด้วย AI
ผู้ผลิตอย่าง Rogers และ Panasonic กําลังใช้ AI ในการออกแบบสับสราตแบบไฮบริด (เช่น PTFE + เซรามิค + ไฮโดรคาร์บอน) ด้วย Dk และ Df ที่ปรับแต่งให้เหมาะสมกับแบนด์ 5G โดยลดการสูญเสีย 15~20%วัสดุประกอบเดียว.
3วัสดุความถี่สูงที่ยั่งยืน
ความกดดันในการลดขยะอิเล็กทรอนิกส์กําลังขับเคลื่อนการพัฒนาพื้นฐานความถี่สูงที่สามารถรีไซเคิลได้Ventec's VT-870 Eco ซีรีส์เปลี่ยน 30% ของไฮโดรคาร์บอนด้วยวัสดุรีไซเคิลโดยไม่เสียสละความมั่นคง Dk.
4การจัดการความร้อนที่บูรณาการ
วัสดุ 5G รุ่นต่อไปจะประกอบด้วยหลุมเก็บความร้อนทองแดงที่ติดตั้งหรือชั้นกราเฟน เพิ่มความสามารถในการนําความร้อนเป็น 1.0+ W/m·K หลักสําหรับเครื่องปรับเสียง 300W+ mmWave ในเครือข่าย 5G Advanced
วิธีการเลือกวัสดุ PCB 5G ที่เหมาะสม: กําหนดขั้นตอน
1กําหนดช่วงความถี่ของคุณ
ต่ํากว่า 6 GHz (3.5GHz): ให้ความสําคัญกับค่าใช้จ่ายและความสามารถในการนําความร้อน (เช่น Rogers RO4350B, Ventec VT-870 H348)
มมเวฟ (2860GHz): ให้ความสําคัญกับ Df ต่ํา (เช่น Rogers RO3003, FSD 888T)
2.ประเมินความต้องการพลังงาน
พลังงานสูง (50?? 300W): เลือก PTFE หรือเซรามิกเสริมฐาน (Rogers RO3003, FSD 888T)
ประสิทธิภาพต่ํา (110W): พีพีโอหรือวัสดุไฮโดรคาร์บอน (Panasonic R5575, TUC TU-1300E) เพียงพอ
3พิจารณาสภาพแวดล้อม
สินค้าภายนอก/รถยนต์: เลือกวัสดุที่มี TCDk และความทนทาน UV ต่ํา (TUC TU-1300N, Sytech Mmwave500)
ภายใน / ผู้บริโภค: เน้นค่าใช้จ่ายและการผลิต (Panasonic R5575, Ventec VT-870 L300)
4.ประเมินความต้องการความกว้างแบนด์วิธ
แบนด์กว้าง (100MHz) 2GHz: วัสดุที่มีความมั่นคง Dk ผ่านความถี่ (TUC TU-1300N, Rogers 4835T)
แบนด์แคบ: ตัวเลือกที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่ายที่มีการเปลี่ยนแปลง Dk ที่ยอมรับได้ (Panasonic R5575G)
สรุป
วัสดุ PCB 5G ไม่ใช้อุปกรณ์ที่เหมาะกับทุกคน ผลกระทบของมันแตกต่างกันอย่างมากตามการใช้งาน ความถี่และสิ่งแวดล้อมแอนเทนนาต้องการความมั่นคงและความทนทาน Dk, และโมดูลความเร็วสูงต้องรองรับอัตราการส่งข้อมูลที่รวดเร็วมาก ด้วยการสื่อสารผ่านอย่างน้อย
โดยให้ความสําคัญกับคุณสมบัติสําคัญ เช่น Dk, Df, และความสามารถในการนําความร้อน และให้มันตรงกับกรณีการใช้งาน 5G ของคุณ คุณสามารถออกแบบ PCB ที่ยกระดับความสมบูรณ์แบบของสัญญาณและรับประกันการทํางานที่น่าเชื่อถือเมื่อ 5G พัฒนาเป็น 5G Advanced และ 6Gการอยู่เบื้องหน้านวัตกรรมวัสดุ จากสับสราต LCP ไปยังผสมที่อัตโนมัติด้วย AI จะเป็นสิ่งสําคัญในการรักษาข้อดีในการแข่งขันในภูมิทัศน์ไร้สายที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว.
จําไว้ว่า วัสดุ PCB 5G ที่เหมาะสม ไม่ใช่แค่ส่วนประกอบ แต่เป็นพื้นฐานของระบบสื่อสารรุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูง
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
