RF ve Telekomünikasyon Altyapısı için 5G Küçük Hücreli PCB Üretimi

5G küçük hücre PCB'si, ürünün entegre bir küçük hücre, ayrıştırılmış bir mimari içindeki bir radyo ünitesi, iç mekan kurumsal düğüm veya başka bir kompakt RAN uygulaması olup olmadığına bağlı olarak çok farklı donanımlar anlamına gelebilir. Küçük Hücre Forumu referans materyali, birden fazla 5G küçük hücre mimarisini ve ürün türünü açıkça tanımaktadır, bu nedenle evrensel bir "5G PCB katman yapısı" yoktur. Üretim planı, gerçek 3GPP NR frekans aralığına, RF ön uç mimarisine, temel bant/PHY bölümlemesine, güç seviyesine, anten uygulamasına, muhafazaya ve soğutma yöntemine uymalıdır. Highleap Electronics, müşteri onaylı RF ve dijital tasarım verilerine göre üretilen telekom donanımı için 5G iletişim PCB üretimi , düşük kayıplı çok katmanlı üretim, HDI yapıları ve anahtar teslimi montajı desteklemektedir.

1. 5G Küçük Hücreli PCB Gereksinimleri Radyo Mimarisine Bağlıdır

5G küçük bir hücre, temel bant işleme, radyo fonksiyonları, RF ön uç, zamanlama, güç dönüştürme, ağ arayüzleri ve antenleri tek bir muhafaza içinde birleştirebilir. Diğer tasarımlar ise fonksiyonları radyo ve dijital kartlar arasında ayırır. Küçük Hücre Forumu'nun 5G çalışmaları ayrıca entegre ve ayrıştırılmış ürün konfigürasyonlarını da açıklamaktadır; bu nedenle bir PCB tedarikçisinin malzeme veya süreç önermeden önce kartın gerçekte ne yaptığını sorması gerekir.

1.1 Radyo Kartı ve Dijital Kartın Farklı Optimal Yapıları Olabilir

Radyo devre kartı, RF kaybını, faz tutarlılığını, izolasyonu, termal yönetimi ve konektör/anten geçişlerini önceliklendirir. Dijital devre kartı ise yüksek hızlı SerDes, DDR bellek, işlemci çıkış yönlendirmesi, güç bütünlüğü ve yoğun BGA montajına öncelik verebilir. Bazı ürünler her ikisini de tek bir karma malzemeli PCB üzerinde birleştirir; diğerleri ise yüksek hızlı arayüzler aracılığıyla bağlanan ayrı kartlar kullanır.

1.2 “5G”yi Malzeme Spesifikasyonu Olarak Kullanmayın

5G terimi, gereken tam Dk, Df, bakır profili, katman sayısı veya via teknolojisi hakkında hiçbir şey söylemez. Bunlar, çalışma bantlarına, yol uzunluklarına, modülasyon/hata vektörü marjı bütçesine, konektör mimarisine ve dijital arayüzlere bağlıdır. Daha düşük kayıplı bir laminat, bir tasarımda gerekli olabilirken, diğerinde gereksiz olabilir.

1.3 Ürün Kalifikasyonu, PCB Üretiminden Daha Geniş Kapsamlıdır

Tamamlanmış küçük hücrenin 3GPP radyo uyumluluk çalışmaları, operatör yeterlilik testi, EMC, güvenlik, çevre ve bölgesel onaylara ihtiyacı olabilir. PCB üretimi ve PCBA testleri tekrarlanabilirliği destekler ancak bu sistem düzeyindeki programların yerini almaz.

2. FR1 ve FR2 Küçük Hücreli Devre Kartları: Farklı Üretim Öncelikleri

3GPP NR spesifikasyonları FR1 ve FR2 çalışma modlarını birbirinden ayırır; daha yeni spesifikasyonlar ise FR2-1 ve FR2-2 modlarını daha da ayırır. PCB üretimi için faydalı girdi, genel bir "5G" veya "FR2" etiketi değil, gerçek çalışma bandı, RF mimarisi, kritik arayüzler ve kanal gereksinimleridir. Bu nedenle, küçük hücreli bir ürün, radyo uygulamasına bağlı olarak çok farklı devre kartı tasarımları gerektirebilir.

2.1 FR1 Küçük Hücreler Çok Katmanlı PCB'lerde Genellikle RF ve Yüksek Hızlı Dijital Sinyalleri Bir Arada Kullanır

FR1 tasarımları, pratik mesafelerde geleneksel PCB iletim yapılarını kullanabilir, ancak kayıp, empedans, izolasyon ve güç amplifikatörünün termal performansı önemli olmaya devam etmektedir. RF veya dijital kanal bütçesi gerektirdiğinde düşük kayıplı hidrokarbon/seramik veya gelişmiş yüksek hızlı laminat aileleri kullanılabilir.

2.2 Her 5G Küçük Hücresi Bir mmWave PCB mi?

Hayır. Birçok 5G küçük hücre ürünü FR1'de çalışır ve milimetre dalga kartları değildir. FR2 tasarımları, ara bağlantı kaybı ve geçiş hassasiyetinin çok daha önemli hale gelebileceği milimetre dalga frekanslarında çalışır. Bazı mimariler, antenleri ve ön uç elektroniklerini modüllere entegre ederek PCB RF yol uzunluğunu en aza indirir; ana PCB hala milimetre dalga yapıları taşıdığında, malzeme toleransı, bakır pürüzlülüğü, hizalama, yüzey kalitesi ve başlatma geometrisi daha sıkı kontrol gerektirir.

2.3 Üretici, Gerçek Bant ve Kritik Ağlara İhtiyaç Duyar

Sadece "5G kartı" yazan bir teklif talebi yeterli değildir. En azından, hangi katmanların ve arayüzlerin RF açısından kritik olduğunu, ilgili empedans yapılarını, hedef malzemeleri, kabul edilebilir ikame malzemeleri ve varsa numune veya test gereksinimlerini belirtin. Bu, üreticinin süreç kontrolünü performansı artıran yapılara odaklamasına olanak tanır.

3. RF ve Dijital İşleme için Düşük Kayıplı ve Hibrit PCB Katmanları

Küçük hücreli donanımlar genellikle hem RF performansına hem de uygun maliyetli çok katmanlı yönlendirmeye ihtiyaç duyar. Hibrit bir katmanlama, düşük kayıplı RF malzemesini yalnızca değer sağladığı yerlere yerleştirirken, FR-4 ailesi veya yüksek hızlı dijital malzemeleri başka yerlerde kullanabilir; ancak karışık malzemeli laminasyon dikkatlice tasarlanmalıdır.

3.1 Her 5G Küçük Hücreli PCB'nin Rogers veya PTFE'ye İhtiyacı Var mı?

Hayır. 5G küçük hücreli bir PCB, otomatik olarak Rogers, PTFE veya herhangi bir tek laminat ailesini gerektirmez. Malzeme seçimi, çalışma bandına, ekleme kaybı bütçesine, RF yol uzunluğuna, dijital kanal gereksinimlerine, termal/güvenilirlik ihtiyaçlarına, maliyete ve genel mimariye göre yapılmalıdır. Düşük kayıplı malzemenin yalnızca seçilen katmanlarda haklı görüldüğü durumlarda hibrit RF/FR-4 katman yapısı faydalı olabilir, ancak karışık malzemeli laminasyon, uyumlu dielektrik kalınlıkları, kürlenme davranışı, boyutsal kararlılık ve yapıştırma yapısı açısından incelenmelidir.

Highleap, RF PCB malzeme seçimi kaynaklarımızda açıklanan türler de dahil olmak üzere, telekom ürünlerinde kullanılan RF ve düşük kayıplı malzemelerle çalışmaktadır . Nihai malzeme seçimi ve onaylanmış eşdeğer kriterler, müşterinin elektriksel ve güvenilirlik gereksinimlerine bağlı kalmalıdır.

3.2 Dk Tek Bir Evrensel Sayı Değildir

Laminat veri sayfalarında, test yöntemine ve sıklığına bağlı olarak farklı Dk değerleri listelenebilir. Tasarımcılar, alan çözücülerine ve malzeme modellerine uygun değeri kullanmalı ve daha sonra gerektiği gibi üretilmiş numuneleri veya test yapılarını ilişkilendirmelidir. PCB fabrikası, yalnızca iki veri sayfasında benzer bir başlık Dk değeri gösterildiği için bir laminatı değiştirmemelidir.

3.3 Bakır Profili Kaybı Etkileyebilir

Daha düşük profilli bakır, yüksek frekanslı yollarda iletken kaybını azaltabilir, ancak seçilen bakır folyo yapışmayı, üretim davranışını ve bulunabilirliği de etkiler. Bakır profili elektriksel olarak önemliyse, tüm bakır folyoların eşdeğer olduğunu varsaymak yerine, katman yapısında veya malzeme açıklamasında belirtin.

4. RF Başlatmaları, Geçiş Yolları, Referans Düzlemleri ve Bakır Yüzey Etkileri

En zayıf RF noktası genellikle uzun ve düz bir hat yerine bir geçiş noktasıdır. Konnektörler, geçiş delikleri, katman değişiklikleri, bileşen pedleri, filtre çıkışları ve RF modüllerine geçişler süreksizlikler yaratır.

4.1 Geçişler İçin Geri Dönüş Yolu Tasarımı Gereklidir

Sinyal geçiş yolu, yakındaki toprak geçiş yolları, antipad geometrisi, referans düzlemi değişiklikleri ve kullanılmayan kısa devre uzunluğu ile birlikte değerlendirilmelidir. RF PCB geçiş yolu tasarım kılavuzumuz, bu geçişlerin ardındaki üretim değişkenlerini kapsamaktadır. Kanal modeli iyileştirmenin gerekli olduğunu gösterdiğinde, arka delme veya kör geçiş yolları kısa devre etkilerini azaltabilir. Üretim için, kontrollü derinlik gereksinimleri delme tablosunda açıkça belirtilmelidir.

4.2 Bağlayıcı Lansmanları Stackup ile Birlikte Dondurulmalıdır

Koaksiyel veya karttan karta RF konektörlerinin önerilen bağlantı noktaları vardır, ancak optimum PCB bağlantısı aynı zamanda dielektrik kalınlığına ve referans geometrisine de bağlıdır. CAM sırasında ped/antiped modifikasyonları geri dönüş kaybını değiştirebilir. Kritik bağlantı noktaları, mühendislik bir değişikliği onaylamadığı sürece değiştirilmemesi gereken alanlar olarak işaretlenmelidir.

4.3 Yüzey İşlemesi, RF ve Montaj Arasındaki Dengelemenin Bir Parçasıdır

ENIG, daldırma gümüşü, OSP ve diğer yüzey işlemleri, montaj, depolama, düzlemsellik, temas ve RF açısından farklı sonuçlar doğurur. En iyi seçim, açıkta kalan RF yapısına, konektör temas gereksinimlerine, ince aralıklı montaja, raf ömrüne ve müşteri sürecine bağlıdır. Highleap'in PCB yüzey işlemi kılavuzu, üretim öncesinde bu ödünleşmeleri tartışmak için kullanılabilir.

5. HDI, BGA Montajı, Güç Amplifikatörü Termal Yolları ve Koruma

Küçük hücreler genellikle yoğun işlemcileri, FPGA/SoC'leri, RF alıcı-vericilerini, güç amplifikatörlerini, saatleme devrelerini, belleği ve güç dönüştürmeyi sınırlı bir muhafaza içinde birleştirir. Highleap, belgelenmiş bir yöntem ve limitlerin sağlandığı durumlarda yüksek frekanslı/RF ve HDI PCB üretimi, bileşen tedariği, BGA/SMT montajı, koruma entegrasyonu, AOI/X-ışını incelemesi ve müşteri tanımlı fonksiyonel veya RF testlerini destekler. PCB'nin hem yönlendirme yoğunluğunu hem de ısı dağıtımını desteklemesi gerekir.

5.1 HDI, Yüksek Hızlı ve RF Yollarını Kısa Tutabilir

Mikrovialar, ped içi vialar, gömülü vialar ve sıralı yapı oluşturma yöntemleri, yoğun BGA çıkışına olanak tanır ve uzun dog-bone yönlendirme ihtiyacını azaltır. Bu özellikler, paket aralığı ve kanal gereksinimlerine göre seçilmelidir. Highleap'in HDI PCB üretimi, lazerle delinmiş ara bağlantılar ve kompakt yönlendirme gerektiren tasarımları destekler.

5.2 Güç Amplifikatörleri Belirli Bir Isı Yoluna İhtiyaç Duyar

RF güç cihazları, açıkta bulunan termal pedler, bakır madeni para yapıları, termal geçiş dizileri, ısı dağıtıcılar veya şasiye doğrudan arayüzler kullanabilir. RF ve mikrodalga PCB termal yönetimi, muhafaza ve mekanik soğutma yoluyla birlikte tanımlanmalıdır. En etkili yöntem, dağıtılan güce, pakete, izin verilen sıcaklık artışına ve mekanik soğutma tasarımına bağlıdır. Üretim, termal modelin gerektirdiği geçiş dolgusu/kapak ve bakır yapıları korumalıdır.

5.3 Koruma Değişiklikleri Montaj Sırası

RF koruma çerçeveleri, kapakları, emiciler, termal pedler ve mekanik ısı dağıtıcıları belirli bir montaj sırası gerektirebilir. DFA sırasında koruma çerçevesi macun hacmi, topraklama pedleri, eş düzlemlilik ve yeniden işleme erişimi dikkate alınmalıdır. Highleap'in BGA ve SMT montaj süreci, bu projeye özgü mekanik ve lehimleme adımlarını içerebilir.

6. Muayene ve Test: Bir PCB Üreticisi Sistem RF Kalifikasyonundan Önce Neleri Doğrulayabilir?

Üretim test planı, fabrikanın kontrol edebileceği özellikleri doğrulamalı ve bunları radyo sistemi yeterlilik testlerinden açıkça ayırmalıdır.

6.1 Çıplak Kart Kontrolleri

İlgili kontroller arasında elektriksel süreklilik/izolasyon, boyut kontrolü, kontrollü empedans numuneleri, mikro kesit analizi, kaplama doğrulaması, lehim maskesi/son işlem kontrolü ve gerektiğinde malzeme/parti dokümantasyonu yer alabilir. Müşteri yapıyı ve ölçüm yöntemini sağlarsa, RF test numuneleri de kullanılabilir.

6.2 Montaj Kontrolleri

SPI, AOI ve X-ışını, paket riskine göre seçilir. X-ışını, özellikle doğrudan görülemeyen BGA/LGA/QFN ve termal ped bağlantıları için kullanışlıdır. İlk numune incelemesi, tüm parti işleme geçmeden önce bileşen kimliğini, yönünü, yerleşimini, mekanik donanımını ve koruyucu tertibatını doğrulayabilir.

6.3 Bir PCB Üreticisi 5G Ürün Sertifikasyonunu Gerçekleştirebilir mi?

Rutin imalat ve montaj denetimi, 3GPP, operatör, OTA veya düzenleyici sertifikasyon teşkil etmez. Bir PCBA fabrikası, test erişimi, kalibre edilmiş ekipman, yazılım, fikstürler ve geçme/kalma limitleri mevcut olduğunda, güç açma, programlama, ağ iletişimi, zamanlama kontrolleri, dijital G/Ç ve müşteri tanımlı iletken RF PCB testlerini gerçekleştirebilir. 3GPP uygunluğu, operatör kabulü, OTA anten performansı ve düzenleyici yeterlilik, ayrı sistem düzeyindeki faaliyetler olarak kalır.

7. 5G Küçük Hücreli PCB Teklif Talebi (RFQ) Kontrol Listesi (Üretim ve Anahtar Teslim PCBA için)

Teknik açıdan eksiksiz bir küçük hücreli enerji santrali teklif talebi (RFQ) şunları içermelidir:

• Gerber/ODB++ verileri, delme dosyaları, imalat çizimi ve varsa panel kısıtlamaları.
• Kritik noktalarda, laminat, prepreg/çekirdek kalınlığı, bakır ağırlığı ve bakır profil gereksinimlerine tam olarak uyan eksiksiz yığın yapısı.
• FR1/FR2 uygulama bağlamı, gerçek çalışma bantları ve RF açısından kritik katmanların/arayüzlerin tanımlanması
• Kontrollü empedans hedefleri, toleranslar ve numune gereksinimleri
• Geri delme, kör/gömülü via, mikrovia, ped içi via ve dolgu/kapatma gereksinimleri
• Yüzey işleme ve açıkta kalan RF bakır gereksinimleri
• RF bileşenleri, işlemciler, güç cihazları, saatler, konektörler ve onaylanmış alternatifleri içeren malzeme listesi (BOM).
• Yerleştirme ve montaj çizimleri, koruyucu/ısı dağıtıcı/termal arayüz detayları
• Programlama, kalibrasyon, fonksiyonel test ve RF test prosedürleri
• Üretim için malzeme izlenebilirliği, denetim raporları ve değişiklik kontrolü gereklilikleri

Yeni radyo donanımları için, kontrollü bir prototip PCB ve pilot PCBA üretimi, seri üretime geçmeden önce malzeme, katman yapısı, RF başlatma, termal tasarım ve montajın ölçülen sistem performansı ile ilişkilendirilmesine yardımcı olur. Highleap Electronics, üretim verilerini inceleyebilir ve PCB üretimi, bileşen tedariği, montaj ve proje tanımlı denetim/test kapsamı için fiyat teklifi verebilir. İlgili radyo kartı üretim hususları için, 5G cihazları için RF PCB üretimi kaynağımıza bakın.