在电子技术飞速发展的当下,5G 通信时代的来临深刻地改变了诸多领域。作为 5G 通信设备中的关键部件,
5G PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)在制造工艺上与传统 PCB 相比,有着显著的差异。
从钻孔技术来看,传统 PCB 的钻孔要求相对较为基础。而 5G 产品由于功能不断提升,对 PCB 的高密度需求愈发强烈。多阶 HDI(High Density Interconnect,高密度互连)产品甚至任意顺序互连的产品成为主流需求。目前多数 PCB 板厂在 1 - 3 阶 HDI 方面已趋于成熟,但对于 5G PCB 所需的更加高阶的埋盲孔能力,仍需进一步提升。例如,在 5G 基站的 PCB 制造中,需要更复杂的盲埋孔结构来实现信号的高效传输与连接。同时,在 112G 产品中,短桩效应变得不可忽视,这就对背钻孔 stub 提出了更为严格的要求,ostub(无短桩技术)也逐渐成为趋势。并且,为满足 5G 通讯高频高功率器件的散热需求,5G PCB 内还需埋置铜块,以增强散热能力,这在传统 PCB 制造中是较少涉及的。
线、面技术方面,传统 PCB 对精度及一致性的要求相对较低。5G 产品的数据信号传输速率从 25Gbps 大幅提升至 56Gbps,这使得对产品的阻抗、损耗等要求极为严苛。产品阻抗要求由 10% 提升到 5%,线宽公差需由 20% 提升到 10%。内层方面,在 5G 通讯的高速或高频情况下,主要受趋肤效应影响,信号在导体中传输感受到的阻抗远大于直流情况,这就要求传统内层粗糙度 Ra<0.5um。层间上,5G 高速下,介质层厚度均性对信号传输特性影响显著,介厚均匀性要求达到 15%,并且针对 “大铜面 BGA 下、阻抗线” 等关键位置,还需建立专门的介厚控制管控体系,同时对材料混压也有特殊要求。
电路板板材技术上,传统 PCB 板材在损耗因子等方面的标准已无法满足 5G 需求。随着 5G 通讯速率和频率的提升,对板材损耗因子 Df 的要求越来越小,插损 & 一致性要求越来越高。在耐温方面,5G 高频板需要通过薄基板材料、高导热率、铜箔表面光滑、低损耗因子等方式来降耗,这使得 PCB 工作温度提高,因而需要 PCB 板材有更高的 RTI(相对温度指数)和更高的导热率 Tc。经仿真发现,高导热率(Tc)比降低材料的 Df 值来降低温升的方法更有效,板材 RTI 也从 105℃升级到 150℃。当 PCB 尺寸≥1100mm,芯片尺寸≥100mm 时,对封装材料和 PCB 的适配性需求提高,要求 PCB 板材 CTE(热膨胀系数)(X,Y)≤12PPM。此外,电源板对 CTI(相比漏电起痕指数)也有较高要求。
5G 线路板的辅料技术也存在明显差异。传统的阻焊油墨在 5G PCB 制造中成为瓶颈,因为其会影响信号传输质量,所以超低损耗油墨的研究及应用迫在眉睫。在高频高速领域,由于电流的趋肤效应,铜箔表面粗糙度对电路损耗影响极大,因此低粗糙度棕化药水在 5G PCB 高速板加工中应用越来越广泛,而这在传统 PCB 制造中并非重点关注内容。
5G PCB 制造工艺在多个关键方面与传统 PCB 制造工艺有着本质区别,这些差异都是为了适应 5G 通信的高速、高频、高性能等严苛要求 。