מהיישום הנרחב של מכשירים חכמים ועד לטרנספורמציה העמוקה של אוטומציה תעשייתית, הביצועים של לוחות תקשורת 5G, כמרכיב הספק המרכזי של טכנולוגיית 5G, משפיעים ישירות על היעילות והיציבות של מערכת התקשורת כולה. המפתח לביצועים של לוחות תקשורת 5G תלוי במידה רבה בחומרים שנבחרו. חומרים מתאימים צריכים לא רק לעמוד בדרישות הטכניות של תדר גבוה, מהירות גבוהה והשהייה נמוכה עבור תקשורת 5G, אלא גם להיות בעלי יציבות טובה, אמינות והתאמה לתרחישי יישומים שונים.
למינציה בחיפוי נחושת: אבן הפינה של העברת אותות
לרבד בחיפוי נחושת תפקיד חשוב בהעברת אותות בלוחות תקשורת 5G והוא החומר הבסיסי במודולי מעגלים משולבים של לוחות מעגלים. עם הפיתוח של מוצרי תקשורת 5G לקראת מזעור וקיבולת גדולה, הועלו דרישות מחמירות לביצועים של למינטים מצופים-נחושת בתדרים ובמהירויות גבוהות יותר, אשר לרבדים מצופים-נחושת מסורתיים אינם מסוגלים עוד לעמוד בהם. בהקשר זה, לרבדים מצופים נחושת-על בסיס פולי-טטראפלואורואתילן- הפכו לחומר מפתח בעידן של תדירות גבוהה ומהירות גבוהה. לחומר זה מאפיינים כגון קבוע דיאלקטרי נמוך ואובדן דיאלקטרי נמוך, אשר יכולים להבטיח מהירות התפשטות אות מהירה וללא עיוות במהלך השידור.
בד מיוחד שרף ופיברגלס: שיפור הביצועים המקיפים של הלוח
FR-4, מצע אפוקסי מחוזק בבד פיברגלס, נמצא בשימוש נרחב במעגלים המודפסים של תחנות בסיס 5G. הוא מורכב משכבה אחת או יותר של בד סיבי זכוכית ספוג בשרף אפוקסי, כאשר בד סיבי הזכוכית משמש כחומר מחזק, מספק בידוד וחוזק מגדיל; שרף מיוחד משמש כחומר מילוי לחיבור ולשיפור הביצועים של הלוח. על מנת לעמוד בדרישות של אמינות, מורכבות, ביצועים חשמליים וביצועי הרכבה של מוצרי PCB בתדר- גבוה-, יצרני חומרי מצע PCB רבים ביצעו שיפורים בשרף מיוחד. תחת המגמה של מהירות גבוהה ותדירות גבוהה, חומרי ה-PCB המיינסטרים כוללים לא רק שרף אפוקסי מסורתי, אלא גם שרף פולי-טטרה-פלואורואתילן, שרף ביסמלימיד טריאזין, שרף ציאנאט תרמו-קבוע, שרף פוליפנילן אתר תרמו-מקשה ושרף פוליאימיד, וכתוצאה מכך למעלה מ-130 סוגים של למינטים מצופים נחושת. עבור PCB של תחנות בסיס, מאפיינים דיאלקטריים, מהירות העברת האות ועמידות בחום הם קריטיים. ממדדים מרכזיים אלה, מצעי PTFE מתפקדים היטב, והתכונות הדיאלקטריות המצוינות שלהם תורמות לשידור שלם ומהיר של אותות. הם אחד מחומרי השרף המועדפים עבור pcbs של תחנות בסיס בעידן ה-5G.
לוח ערך Tg גבוה: מתאים לדרישות-תדירות גבוהה ומהירות-גבוהה
ערך ה-Tg, הידוע גם בשם טמפרטורת מעבר הזכוכית, הוא אינדיקטור חשוב למדידת הביצועים של pcbs-תדרים גבוהים. על רקע העלייה של 5G, AI ותחומים אחרים, הדרישה ל-PCBs בעלי ביצועים גבוהים גדלה משמעותית, מה שהוביל גם לעלייה מתמשכת בערכי Tg. לוחות ערכי Tg רגילים (צלחות FR4 עם ערכי Tg מתחת ל-120 מעלות) אינם מסוגלים עוד לעמוד בדרישות של תקשורת 5G, בעוד שלחות ערכי Tg גבוהים (ערכי Tg בדרך כלל מעל 150 מעלות) הראו יתרונות משמעותיים בשדות-תמסורת במהירות גבוהה ובתדרים{10}}גבוהים. לוחות בעלי ערך Tg גבוה יכולים להפגין ביצועים יציבים ואמינים יותר בתחומי תקשורת 5G והעברת נתונים{13} במהירות גבוהה. הם דורשים פחות יחס גל עומד אורכי, אובדן אות נמוך יותר הנגרם על ידי אובדן דיאלקטרי ועיכוב אות נמוך יותר. בשלב עיבוד ה-PCB, ללוחות בעלי ערך Tg גבוה יש תחזוקה טובה יותר של זרימת עיבוד, אמינות ותאימות עם חומרים אחרים בייצור, הערמה, פריסת לוח רב{16}}שכבתית וגרפיקה מוערמת.
חומרי מתכת: להבטיח העברת אותות ופיזור חום
חומרי מתכת הם הכרחיים גם בלוחות תקשורת 5G. לדוגמה, בהעברת אותות, נחושת היא חומר מוליך נפוץ בגלל המוליכות הטובה שלה, שיכולה להבטיח שידור יעיל של אותות במעגלים. עבור כמות החום הגדולה שנוצרת במהלך פעולת ציוד תקשורת 5G, יש צורך באמצעי פיזור חום יעילים כדי להבטיח את פעולתו היציבה של הציוד. חומרי מתכת מסוימים, כגון אלומיניום, משמשים לעתים קרובות לייצור רכיבי פיזור חום כגון גופי קירור בשל מוליכות תרמית טובה ומשקלם הקל יחסית. בנוסף, בחלק מהתרחישים עם דרישות גבוהות למיגון אלקטרומגנטי, נעשה שימוש בחומרי מתכת בעלי תכונות מיגון אלקטרומגנטיות, כגון סגסוגות נחושת, סגסוגות אלומיניום וכו'. על ידי כיסוי חומרי מתכת אלו על פני השטח או אזורים ספציפיים של לוח המעגלים, ניתן לחסום ביעילות הפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות, מה שמבטיח את היציבות של העברת האות בתוך לוח התקשורת 5G.
פלסטיק וחומרים מרוכבים: עוזרים במזעור והקלת משקל
עם הפיתוח של ציוד תקשורת 5G לקראת מזעור וקלות משקל, היישום של פלסטיק וחומרים מרוכבים בלוחות תקשורת 5G ורכיבים נלווים הופך להיות יותר ויותר נרחב. אם ניקח לדוגמא אלמנטים של אנטנה, בעידן ה-5G, בגלל פסי תדר גבוהים יותר ושימוש בטכנולוגיית Massive MIMO, גודלם של רכיבי האנטנה הפך קטן יותר והמספר גדל משמעותית. מתנד האנטנה הפלסטי עשוי מחומר פלסטי שונה המכיל חומרים מרוכבים מתכת אורגניים, וצורות תלת מימדיות מורכבות בתלת- מיוצרות בפעולה אחת באמצעות הזרקה. משטח הפלסטיק עובר מתכת באמצעות טכנולוגיה מיוחדת. פתרון זה לא רק מבטיח שהאנטנה עומדת בביצועים חשמליים של 5G, אלא גם מפחית מאוד את משקל המוצר, ממזער תהליכים מסוכנים וחוסך בעלויות. במקביל, מתנד הפלסטיק התלת-ממדי בשילוב עם הזרקה וציפוי אלקטרוניקה סלקטיבי, שני תהליכי דיוק-גבוהים, יכולים לעמוד בדרישות הדיוק של מתנדים אנטנה בתרחישי-תדר גבוה מעל 3.5G.
חומרים מרוכבים מדגימים גם יתרונות ייחודיים במגדלי תקשורת וכיסויי אנטנות. בהשוואה למבני פלדה מסורתיים, למגדלי תקשורת העשויים מחומרים מרוכבים יש יתרונות כמו משקל קל, עמידות בפני קורוזיה והתקנה קלה. לדוגמא, מגדלי תקשורת העשויים מחומרים מרוכבים מפוליאוריתן קלים יותר במשקל וניתנים להתקנה מהירה גם באזורים מרוחקים. הם יכולים גם לעמוד בתנאי מזג אוויר קשים כמו שלג כבד ורוחות חזקות, והם חסכוניים יותר-ממגדלי פלדה מסורתיים. הציפוי העמיד בפני UV על פני השטח יכול גם להאריך את חיי השירות שלהם. כיסויי אנטנה דורשים מאפייני חדירת גלים אלקטרומגנטיים טובים וחוזק מכני מספיק כדי לעמוד בסביבות קשות. במגמת ה-5G, חומרים מרוכבים בעלי ביצועים גבוהים הפכו לבחירה פופולרית, כגון פלסטיק מחוזק בסיבי זכוכית בשימוש נפוץ, שיכול לספק בידוד, אנטי-קורוזיה, הגנה מפני ברקים, אנטי הפרעות{10}}, עמידות ואפקט שידור גל טוב.