5G产品对PCB板材的技术需求

吴善巧 徐明亮 姜自发 余小建

摘要：隨着时代的快速发展与进步，通信技术及通信产品也取得了很大成就与进展，随着5G技术及产品的出现，通讯产业对于PCB板材的要求也在不断提升。作为通信产品中非常重要的电子部件，PCB板材行业的发展也将面临新的挑战，为适应5G技术的发展，PCB板材各项性能及技术要求也将提出更高要求和标准。本文将简要介绍PCB板材及行业特点，对5G时代下PCB在通讯行业的应用进行简要说明，最后针对5G产品对于PCB板材技术需求进行简要分析，希望能为相关从业人员带来一些帮助和启发。

关键词：5G产品；PCB板材；技术需求

一、PCB板材概述

PCB即印制电路板，作为电子产品中重要电子部件，其通常由导体和绝缘基材构成，在电子产品中起到对电子元器件的支撑和连接作用。PCB的质量对于电子产品影响很大，不同产品对于PCB板材技术需求也不尽相同。PCB板材通常为覆铜箔层压板，然后再在基板材料上通过化学处理方法加工出电路。除此之外，对于多层PCB板，通常是将导电图形层、半固化片以及薄覆铜箔板压在一起，PCB质量性能等主要还是取决于基板的材料，因此其技术性能是否能达到产品需求，将会直接影响到产品质量。

二、PCB行业特点及5G时代需求

1.PCB行业特征

PCB行业根据其使用场景以及发挥作用差异，因此在生产时更多采取定制化生产，对于板材厚度材料、线宽线距等都有着具体化要求，因此具有定制化程度高的特点。此外，因其定制化特点，无法在扩大规模的同时确保效率提升，行业格局较为分散。除以上两点以外，由于PCB行业技术差异较小，更多在于对成本的把控，因此其行业盈利更多来自于成本控制。

2.5G时代需求

PCB应用于通信行业很多领域，包括无线网、传输网、数据通信以及固网宽带等，随着5G时代的到来，通讯领域对PCB板材提出了更高要求的同时也带来了新的发展机遇，以通信基站为例，4G时代通信基站通常由基带处理单元、射频处理单一以及天线构成，其公共无线电接口传输量在10Gbps左右，而在5G时代，这样的信息传输量显然是不够用的，因此5G技术的快速发展将为通信基站结构带来新的变革，其基站结构会发生相应转变。5G基站使用Massive MIMO天线，形成了新的有源天线单元，剩下的基带处理单元拆成分布单元及中央单元两级架构。

三、通讯行业中PCB板材应用

信息时代的到来推动着我国通讯行业的迅速发展，随着通信技术及通信产品的快速发展，为PCB行业带来了不少的机遇和挑战：

1.通信数据高速高频化发展

目前通讯行业产品在不断追求功能性和高性能的同时，产品技术水平也在不断提升中，信息数据开始朝着高速、高频方向发展。5G技术及产品的出现，能够实现信息更快更准确的传输及处理，同时也对PCB板材提出了更高的要求。

2.信息容量显著提升

随着网络技术的快速发展及广泛应用，信息传输内容需求量也开始越来越多，实现短距离高速信号传输同样是IT行业发展的一项重要内容，在这样的背景下，高频信号的广泛使用，有效提升了信息容量。

四、5G产品对于PCB板材的技术需求

现如今通讯行业，由于其功能性强、集成度高、速度快、质量好、成本低等问题，导致对于PCB 的技术要求也越来越高，具体而言可以从以下几个角度考虑5G产品对于PCB板材技术要求：

1.树脂裂纹

随着通讯行业的快速发展，PCB板材上线路密度开始越来越大，因此孔间距也在不断减小，当孔壁间距过小时，很容易出现树脂裂纹。一般而言，孔壁间距、板材厚度、板材材料、电路设计以及PCB制作过程等都会对出现树脂裂纹产生一定影响，为提升PCB板材性能，需要找到更加合适的材料。

2.板材尺寸稳定性

由于5G产品PCB层数较多，图形比较密集，但是焊盘有限，因此很容易出现由于尺寸不稳定造成的故障和问题。确保外层与内层的位置能够相对应就显得至关重要，一旦板材涨缩超过一定限度，就会影响到其精确性与对位性。目前市场上很多多层板的覆铜芯板很薄，这样一来其板上铜密度可能不均匀，当板材出现涨缩时，芯板尺寸变化明显，将无法确保图形位置精度以及图形各层对位问题。

通常来说，影响到板材尺寸主要在于板材组成成分CTE不匹配，此外上胶时树脂含量不均匀，这些半固化片受潮会产生一定残余应力从而因此尺寸改变，玻璃布的厚度还有树脂含量等都可以算作其中。为满足5G产品的需求，其芯板板材尺寸一定要确保稳定性，将尺寸变化控制在允许范围之内。

3.抗变形

随着产品对于PCB板材更高要求，PCB要实现局部挖空、板材混压、大尺寸薄板等，就需要提升PCB板材的抗变形能力。产品对于PCB板材的要求在于平整以及韧性良好。PCB板材在进行焊接过程中很容易产生变形，往往会造成产品达不到需求标准。随着通讯行业的快速发展，这类尺寸较大、厚度较小的PCB在遇到类似局部挖空等要求时，板材将很容易出现变形从而引发严重的后果，目前很多PCB在生产时，为保证成本增加不会过高的情况下，要满足5G高频需求，很多企业会将FR4以及PTEE等特殊材料进行混压，会出现力学性能不匹配的现象，从而很容易出现PCB变形等问题。

4.稳定Dk/Df

通常来说，信号传输速率及传输品质与介电常数（Dk）以及介质损耗（Df）有关，由于信号传输速率与介电常数（Dk）平方根成反比，且介质损耗（Df）越小其信号损耗越小，因此高频高速PCB要实现低传输延迟、低传输损耗等要求，规定板材的Dk小且稳定的同时Df也必须小。现如今对于信息传输量需求也在不断增加，通讯设备信号速率正在不断提升当中。但是在信号速率5Gbps以上时，对于PCB的输电性能将会受到影响，例如板材频率稳定性、PCB板材各向异性、环境温度湿度等都会造成一定程度影响。对于PCB板材的Dk/Df，一般为实现在同一块PCB上低速信号和高速信号的覆盖，最好可以确保其Dk/Df的稳定，以满足产品使用需求。同样，对于环境温度湿度的影响，同样需要确保其稳定性。

5.导热需求

为方便人们日常使用，电子产品造型越来越轻薄，在进行产品设计时，很多元器件排布更加集中，功率也相应提高，因此在PCB板上线路线宽减小，铜面减小，这就导致其导热更加困难，发热情况严重。PCB过热会影响到元件的运行状况及寿命，因此，PCB导热问题也是目前PCB行业需要解决的重要问题之一。对于PCB过热问题，可以通过埋铜块、散热过孔、选择金属衬底以及选取导热板材等方式进行改善。

五、结语

随着通信技术的快速发展和进步，如今第五代移动通信技术也已走上历史舞台，这也为我国PCB板材市场带来了新的机遇和挑战。PCB作为通信产品的重要组成部件，起到产品电子元器件支撑及连接作用。在通讯产业快速发展的今天，PCB板材需要从树脂裂纹、稳定性、抗变形、稳定Dk/Df等多方面实现性能提升以满足5G产品高速高频需求。本文通过对PCB板材在新的技术发展背景下的技术需求进行简要分析列举，希望能为我国通讯产业及PCB产业发展起到一定推动作用。

参考文献

[1]林蔓.PCB：基站建设率先推动量价齐升[J].股市动态分析，2018（12）.

[2]李小兰.迎接我国覆铜板业创新发展的又一个春天——CPCA SHOW 2018报道[J].覆铜板资讯，2018（4）.

作者简介：吴善巧；汉；浙江省三门县，（1990-11）；高级工程师；研究方向：pcb板材。

（作者单位：浙江大华技术股份有限公司）