Von der weit verbreiteten Anwendung intelligenter Geräte bis hin zur tiefgreifenden Transformation der industriellen Automatisierung wirkt sich die Leistung von 5G-Kommunikationskarten als zentrale Trägerkomponente der 5G-Technologie direkt auf die Effizienz und Stabilität des gesamten Kommunikationssystems aus. Der Schlüssel zur Leistung von 5G-Kommunikationsplatinen hängt weitgehend von den ausgewählten Materialien ab. Geeignete Materialien sollten nicht nur die technischen Anforderungen hoher Frequenz, hoher Geschwindigkeit und geringer Latenz für die 5G-Kommunikation erfüllen, sondern auch eine gute Stabilität, Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anwendungsszenarien aufweisen.
Kupferkaschiertes Laminat: der Grundstein der Signalübertragung
Kupferkaschiertes Laminat spielt eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung in 5G-Kommunikationsplatinen und ist das Grundmaterial in integrierten Schaltkreismodulen von Leiterplatten. Mit der Entwicklung von 5G-Kommunikationsprodukten hin zu Miniaturisierung und großer Kapazität wurden strenge Anforderungen an die Leistung von kupferkaschierten Laminaten bei höheren Frequenzen und Geschwindigkeiten gestellt, die herkömmliche kupferkaschierte Laminate nicht mehr erfüllen können. In diesem Zusammenhang sind kupferkaschierte Hochfrequenzlaminate auf Polytetrafluorethylenbasis zu einem Schlüsselmaterial im Zeitalter der Hochfrequenz und Hochgeschwindigkeit geworden. Dieses Material verfügt über Eigenschaften wie eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen geringen dielektrischen Verlust, die eine schnelle Signalausbreitungsgeschwindigkeit und keine Verzerrung während der Übertragung gewährleisten können.
Spezielles Harz- und Glasfasergewebe: Verbesserung der Gesamtleistung des Boards
FR-4, ein mit Glasfasergewebe verstärktes Epoxidsubstrat, wird häufig in den Leiterplatten von 5G-Basisstationen verwendet. Es besteht aus einer oder mehreren Schichten Glasfasergewebe, das mit Epoxidharz imprägniert ist, wobei das Glasfasergewebe als Verstärkungsmaterial dient, das für Isolierung sorgt und die Festigkeit erhöht. Als Füllmaterial wird Spezialharz verwendet, um die Platte zu verkleben und ihre Leistung zu verbessern. Um den Anforderungen an Zuverlässigkeit, Komplexität, elektrische Leistung und Montageleistung von Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenprodukten gerecht zu werden, haben viele Hersteller von Leiterplattensubstratmaterialien Verbesserungen an Spezialharzen vorgenommen. Im Trend zu hoher Geschwindigkeit und hoher Frequenz gehören zu den gängigen Leiterplattenmaterialien nicht nur herkömmliches Epoxidharz, sondern auch Polytetrafluorethylenharz, Bismaleimidtriazinharz, duroplastisches Cyanatharz, duroplastisches Polyphenylenetherharz und Polyimidharz, was zu über 130 Arten kupferkaschierter Laminate führt. Bei Basisstationsplatinen sind die dielektrischen Eigenschaften, die Signalübertragungsgeschwindigkeit und die Hitzebeständigkeit entscheidend. In Bezug auf diese Schlüsselindikatoren weisen PTFE-Substrate eine gute Leistung auf, und ihre hervorragenden dielektrischen Eigenschaften begünstigen die vollständige und schnelle Übertragung von Signalen. Sie sind eines der bevorzugten Harzmaterialien für Basisstationsplatinen im 5G-Zeitalter.
Platine mit hohem Tg-Wert: geeignet für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsanforderungen
Der Tg-Wert, auch Glasübergangstemperatur genannt, ist ein wichtiger Indikator zur Messung der Leistung von Hochfrequenz-Leiterplatten. Vor dem Hintergrund des Aufstiegs von 5G, KI und anderen Bereichen ist die Nachfrage nach Hochleistungs-Leiterplatten deutlich gestiegen, was auch zu einem kontinuierlichen Anstieg der Tg-Werte geführt hat. Gewöhnliche Tg-Wert-Platten (FR4-Platten mit Tg-Werten unter 120 Grad) können die Anforderungen der 5G-Kommunikation nicht mehr erfüllen, während Platten mit hohem Tg-Wert (Tg-Werte im Allgemeinen über 150 Grad) deutliche Vorteile in Hochgeschwindigkeitsübertragungs- und Hochfrequenzkommunikationsbereichen gezeigt haben. Platinen mit hohem Tg-Wert können eine stabilere und zuverlässigere Leistung in den Bereichen 5G-Kommunikation und Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung bieten. Sie erfordern ein geringeres Stehwellenverhältnis der Längsspannung, einen geringeren Signalverlust durch dielektrische Verluste und eine geringere Signalverzögerung. In der Leiterplattenverarbeitungsphase weisen Leiterplatten mit hohem Tg-Wert eine bessere Wartbarkeit, Zuverlässigkeit und Kompatibilität des Verarbeitungsablaufs mit anderen Materialien bei der Herstellung, beim Stapeln, beim mehrschichtigen Leiterplattenlayout und bei gestapelten Grafiken auf.
Metallmaterialien: sorgen für Signalübertragung und Wärmeableitung
Metallmaterialien sind auch in 5G-Kommunikationsplatinen unverzichtbar. Bei der Signalübertragung beispielsweise ist Kupfer aufgrund seiner guten Leitfähigkeit ein häufig verwendetes Leitermaterial, das eine effiziente Übertragung von Signalen auf Leiterplatten gewährleisten kann. Aufgrund der großen Wärmemenge, die beim Betrieb von 5G-Kommunikationsgeräten entsteht, sind effiziente Maßnahmen zur Wärmeableitung erforderlich, um den stabilen Betrieb der Geräte sicherzustellen. Einige Metallmaterialien wie Aluminium werden aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit und ihres relativ geringen Gewichts häufig zur Herstellung von Wärmeableitungskomponenten wie Kühlkörpern verwendet. Darüber hinaus werden in einigen Szenarien mit hohen Anforderungen an die elektromagnetische Abschirmung Metallmaterialien mit elektromagnetischen Abschirmungseigenschaften wie Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen usw. verwendet. Durch die Abdeckung dieser Metallmaterialien auf der Oberfläche oder bestimmten Bereichen der Leiterplatte können externe elektromagnetische Störungen wirksam blockiert werden, wodurch die Stabilität der Signalübertragung innerhalb der 5G-Kommunikationsplatine gewährleistet wird.
Kunststoffe und Verbundwerkstoffe: Hilfe bei Miniaturisierung und Leichtbau
Mit der Entwicklung von 5G-Kommunikationsgeräten hin zu Miniaturisierung und Leichtbau wird der Einsatz von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen in 5G-Kommunikationsplatinen und zugehörigen Komponenten immer weiter verbreitet. Nehmen wir als Beispiel Antennenelemente: Im 5G-Zeitalter ist die Größe der Antennenelemente aufgrund höherer Frequenzbänder und der Verwendung der Massive-MIMO-Technologie kleiner geworden und ihre Anzahl ist deutlich gestiegen. Der Antennenoszillator aus Kunststoff besteht aus modifiziertem Kunststoffmaterial mit organischen Metallverbundwerkstoffen, und komplexe dreidimensionale 3D-Formen werden in einem Arbeitsgang durch Spritzgießen hergestellt. Anschließend wird die Kunststoffoberfläche durch eine spezielle Technologie metallisiert. Diese Lösung stellt nicht nur sicher, dass die Antenne die elektrische Leistung von 5G erfüllt, sondern reduziert auch das Produktgewicht erheblich, minimiert gefährliche Prozesse und spart Kosten. Gleichzeitig kann der 3D-Kunststoffoszillator in Kombination mit Spritzguss und selektiver Galvanisierung, zwei hochpräzisen Prozessen, die Genauigkeitsanforderungen von Antennenoszillatoren in Hochfrequenzszenarien über 3,5 G erfüllen.
Verbundwerkstoffe zeigen auch bei Kommunikationstürmen und Antennenabdeckungen einzigartige Vorteile. Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlkonstruktionen bieten Kommunikationstürme aus Verbundwerkstoffen Vorteile wie geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und einfache Installation. Beispielsweise sind Kommunikationstürme aus Polyurethan-Verbundwerkstoffen leichter und können auch in abgelegenen Gebieten schnell installiert werden. Sie halten auch rauen Wetterbedingungen wie starkem Schneefall und starkem Wind stand und sind kostengünstiger als herkömmliche Stahltürme. Die UV-beständige Beschichtung der Oberfläche kann zudem deren Lebensdauer verlängern. Antennenabdeckungen erfordern gute Durchdringungseigenschaften elektromagnetischer Wellen und ausreichende mechanische Festigkeit, um rauen Umgebungen standzuhalten. Im 5G-Trend sind hochleistungsfähige Verbundwerkstoffe zu einer beliebten Wahl geworden, wie zum Beispiel häufig verwendete glasfaserverstärkte Kunststoffe, die Isolierung, Korrosionsschutz, Blitzschutz, Interferenzschutz, Haltbarkeit und eine gute Wellenübertragungswirkung bieten können.