5G微波和毫米波放大器用PCB材料分析與5G微波電路板清洗劑
數(shù)百萬手機(jī)試圖進(jìn)行語(yǔ)音連接,將大量的文件下載到全球范圍內(nèi)的各個(gè)點(diǎn),這一切都表明第五代(5G)無線通信網(wǎng)絡(luò)必將到來。5G即將到來,許多不同類型的高頻電路,包括功率放大器(power amplifier,簡(jiǎn)稱PA),需要適當(dāng)?shù)碾娐凡牧稀?G代表了無線技術(shù)中最新最偉大的技術(shù),設(shè)計(jì)和制造都將面臨挑戰(zhàn),當(dāng)然電路板材料也面臨挑戰(zhàn),因?yàn)樗谠S多不同的頻率下運(yùn)行,如6 GHz及以下,以及毫米波頻率(通常為30 GHz及以上)。它還將結(jié)合來自地面基站和軌道衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)接入。但是,通過仔細(xì)考慮機(jī)械和電氣要求,可以指定高頻電路材料,無論頻率如何,都可以實(shí)現(xiàn)5G功率放大器的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
理想情況下,單個(gè)電路材料對(duì)于所有頻率的功率放大器都是一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠瘘c(diǎn)。然而,不同頻率的放大器具有不同的設(shè)計(jì)要求,并且得到最適合于不同頻率的具有不同特性的電路材料的最佳支持。例如,根據(jù)電路材料的類型,插入損耗或損耗因子或大或小。每個(gè)電路材料都會(huì)遭受一定量的損耗,損耗通常會(huì)隨著頻率的增加而增加。給定電路材料的損耗性能在5G網(wǎng)絡(luò)中使用的微波頻率內(nèi)可能是可以接受的,但在毫米波頻率范圍內(nèi)是不可接受的,因?yàn)殡S著頻率的增加信號(hào)功率會(huì)趨于降低。在微波頻率下提供高PA增益和輸出功率所需的低損耗電路材料可能不是毫米波頻率下PA的最佳材料選擇。
對(duì)于微波頻率,關(guān)鍵電路材料參數(shù)(介電常數(shù)Dk)的設(shè)計(jì)要求有很大不同,例如用于5G系統(tǒng)的6GHz及以下的微波頻率,以及用于5G無線網(wǎng)絡(luò)的短距離回傳鏈路的30GHz及以上毫米波頻率,其設(shè)計(jì)要求就有很大的不同。為每個(gè)頻段選擇最佳電路材料需要了解何種Dk值能夠最好地支持2個(gè)不同頻率范圍。然后找到具有這些Dk值的電路材料,并使其盡可能多地具備其他電路材料屬性,以制造出優(yōu)質(zhì)、高性能、高頻率的功率放大器。
無論對(duì)于微波頻率還是毫米波頻率,高頻PA的電路材料必須能夠支持電路實(shí)現(xiàn)與那些PA中功率晶體管阻抗的匹配。這種阻抗匹配對(duì)于低功率放大器中的有源器件,如驅(qū)動(dòng)器放大器,甚至低噪聲放大器(LNA)也是必須的。
適用于這種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電路材料必須能夠?qū)㈦娐纷杩棺兓3衷谧畹头秶?,通常通過嚴(yán)格控制基板厚度來實(shí)現(xiàn),即基板厚度沒有變化差異;嚴(yán)格控制導(dǎo)體(如微帶傳輸線)的 寬度,以保持相同的阻抗;嚴(yán)格控制電路層壓板上的銅厚度;并嚴(yán)格控制電路材料的Dk,尤其是溫度變化時(shí)的Dk,來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。盡管使用嚴(yán)格控制Dk的電路材料(例如3.50±0.05)可以幫助將高頻傳輸線的阻抗范圍維持在較小的范圍內(nèi),而這可能正是PA電路內(nèi)的阻抗匹配所需要的,但是,基板厚度的變化可能對(duì)維持高頻傳輸線的阻抗一致影響更大。 Dk公差為±0.05或更低的電路材料被認(rèn)為是控制嚴(yán)格的Dk值。
隨著頻率的增加,信號(hào)波長(zhǎng)會(huì)不斷減少,需要越來越小的電路特征。許多用于微波和毫米波頻率的PA電路結(jié)構(gòu),例如Doherty放大器,都依賴于四分之一波長(zhǎng)傳輸線電路結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的尺寸是基板厚度的函數(shù)。如果沒有嚴(yán)格控制電路基板厚度,很容易就可以理解極細(xì)傳輸線和電路結(jié)構(gòu)的阻抗是如何隨著基板厚度的變化而變化的。通常,±10%或更小的基板厚度變化是嚴(yán)格控制電路材料厚度的標(biāo)志。
合明科技團(tuán)隊(duì)清洗研究的思考和建議
由于5G信號(hào)傳輸?shù)念l率較高,線路板和集成電路組件等均采用新型高頻基材,PCBA及集成電路組件的清洗,必須由傳統(tǒng)清洗轉(zhuǎn)型為更為更具針對(duì)性的精密清洗。另外由于5G高頻帶寬驅(qū)動(dòng)天線毫米波陣列升級(jí)和采用了Massive MIMO 技術(shù),且5G天線是信號(hào)發(fā)射的終級(jí),又是信號(hào)接收的第一級(jí), 5G天線技術(shù)是提升5G網(wǎng)絡(luò)高速體驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù),因此5G天線的清洗技術(shù)直接影響到信號(hào)傳輸?shù)母咚傩院涂煽啃浴?G采用高頻段,傳輸有效距離和覆蓋能力都大幅減弱,覆蓋同一個(gè)區(qū)域,需要的更多的5G基站數(shù)量,由于基站數(shù)量龐大,降低基站涉及的電子部件清洗不良率,提高產(chǎn)品的可靠性,是保證5G信號(hào)傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。
針對(duì)上述5G清洗重點(diǎn)清洗領(lǐng)域,為確保5G信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院屯暾裕?a href="http://m.iphoneequipment.com/">合明科技依托多年的PCBA清洗經(jīng)驗(yàn),綜合分析了5G技術(shù)中的污染物狀態(tài)和相應(yīng)清洗工藝技術(shù),提出了清洗技術(shù)方面的相關(guān)性意見與建議,并擬對(duì)污染物和清洗工藝進(jìn)行全面評(píng)估,為5G技術(shù)的進(jìn)一步提升奉獻(xiàn)一份力量。
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