5G 네트워크가 도시 건물 및 산업 단지와 같이 인구 밀도가 높은 시나리오로 확장됨에 따라 밀리미터파 주파수 대역의 높은 대역폭 잠재력과 신호 커버리지 기능 간의 모순이 점차 명백해집니다. 이 문제를 해결하기 위한 핵심 장치로 밀리미터파 소형 기지국은 신호 송수신, 전력 증폭, 주파수 변환 처리 등 핵심 기능을 담당하는 내부 PCB를 갖고 있다. 기지국의 성능을 결정하는 것이 바로 '신경중추'이다. 밀리미터파 주파수 대역용으로 특별히 설계된 이 PCB는 재료 선택, 프로세스 정확도 및 성능에 대한 특별한 요구 사항을 갖고 있어 5G 네트워크 범위 개선을 촉진하는 데 중요한 지원이 됩니다.
1, 밀리미터파 특성에 적응하기 위한 핵심 성능 요구 사항
매우 낮은 전송 손실: 밀리미터파 주파수 대역(일반적으로 24GHz 이상)의 신호는 전송 중에 매우 빠르게 감쇠됩니다. 이를 위해서는 우수한 유전 특성을 갖는 인쇄 회로 기판이 필요합니다. 변형된 폴리테트라플루오로에틸렌 및 세라믹 충전 복합 재료와 같이 3.0 미만의 Dk 값과 0.002 미만의 Df 값과 같은 낮은 유전 손실을 갖는 특수 재료를 사용하면 PCB 회로에서 신호의 전송 손실을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 28GHz 주파수 대역에서는 고품질 밀리미터파 인쇄 회로 기판의 센티미터당 전송 손실을 0.5dB 이내로 제어할 수 있으므로 다단계 증폭 및 주파수 변환 후 신호가 충분한 강도를 유지할 수 있으므로 실내 및 실외 단거리-범위 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
안정적인 고주파수-특성: 밀리미터파 신호는 인쇄 회로 기판의 물리적 매개변수 변화에 매우 민감하며, 환경 온도 및 습도의 변동으로 인해 유전 상수 변화가 발생하여 신호 전송 안정성에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 밀리미터파 소형 기지국 PCB는 열팽창 계수가 높고 동박 정합이 가능한 기판을 사용해야 하며 유전율 변화율은 작동 온도 범위 -40도 ~ 85도 내에서 ±2% 이내로 제어되어야 합니다. 이러한 안정성은 여름의 고온 컴퓨터실이나 겨울의 실외 환경에서도 기지국이 안정적인 신호 송수신 품질을 유지할 수 있도록 하여 재료 특성 드리프트로 인한 통신 중단을 방지합니다.
효율적인 열 방출 기능: 밀리미터파 소형 기지국의 전력 증폭기 및 믹서와 같은 핵심 구성 요소는 작동 중에 많은 양의 열을 발생시키며, 고주파 신호 전송은 특히 온도 변화에 민감합니다.- PCB는 구리 레이어의 분포를 최적화하고, 넓은-접지 구리 스킨과 전용 방열 채널을 설정하며, 장치 작동 중에 발생하는 열을 기지국 하우징의 방열 핀으로 신속하게 전달합니다. 일반적인 작업 조건에서 PCB의 열전도율은 1.5W/(m · K) 이상에 도달해야 하며 과열로 인한 성능 저하 또는 장치 손상을 방지하기 위해 전력 장치의 접합 온도를 125도 이하로 제어해야 합니다.
전자파 간섭 방지 기능: 밀리미터파 기지국은 내부 공간이 작으며 다중-채널 신호 송수신 모듈 및 전원 모듈과 같은 구성 요소가 촘촘하게 배열되어 전자파 간섭에 매우 취약합니다. PCB는 다중-레이어 차폐 구조를 채택하여 RF 신호 레이어, 디지털 제어 레이어 및 전력 레이어를 엄격하게 분리합니다. 동시에 중요한 회로 옆에 접지 차폐 스트립을 설치하여 전자기 간섭을 -80dB 미만으로 억제합니다. 이 설계는 서로 다른 모듈 간의 신호 혼선을 효과적으로 방지하고 밀리미터파 신호가 복잡한 전자기 환경에서 순수한 파형을 유지할 수 있도록 보장하며 기지국의 수신 감도를 향상시킬 수 있습니다.
2, 고주파 문제를 해결하기 위한 제조 공정의 혁신
고정밀 회로 형성: 밀리미터파 신호의 파장은 28GHz 주파수 대역에서 약 10.7mm와 같이 매우 짧습니다. PCB 회로의 크기 편차로 인해 신호 반사 및 정재파 비율 증가 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 레이저 다이렉트 이미징 기술을 이용하면 선폭 정확도를 ±0.01mm 이내로 제어할 수 있고, 라인 에지 러프니스를 1μm 미만으로 제어할 수 있으며, 50Ω 특성 임피던스의 정확도를 ±5% 이내로 제어할 수 있다. 이 고정밀{9}}라인은 신호 전송 중 임피던스 과도 현상을 줄이고, 정재파 비율(VSWR)을 낮추며, 기지국의 전력 전송 효율을 80% 이상으로 높일 수 있습니다.
마이크로 비아 처리 기술: 다층 인쇄 회로 기판의 층간 신호 연결을 달성하고 고주파 신호에서 비아의 간섭을 피하기 위해-밀리미터파 소형 기지국 인쇄 회로 기판은 마이크로 비아 설계를 채택하는 경우가 많습니다. 레이저 드릴링 기술을 통해 가공된 직경 0.1mm 미만의 막힌 구멍은 매끄럽고 버가 없는 구멍 벽을 가지므로 관통 구멍에서 신호 반사 손실을 줄일 수 있습니다-. 스루홀 전기도금은 홀 벽에 있는 구리층의 균일한 두께(10% 이하의 편차)를 보장하고 층간 연결의 전도성과 기계적 강도를 보장하며 비아 실패로 인한 채널 중단을 방지하기 위해 고도로 분산된 구리 도금 프로세스를 채택합니다.
표면 처리 공정 최적화: 밀리미터파 인쇄 회로 기판의 RF 인터페이스 및 장치 패드는 연결 지점에서 신호 손실을 줄이기 위해 우수한 전도성과 내산화성을 가져야 합니다. 무전해 니켈 금 도금 공정을 채택하여 금층의 두께를 0.1μm 이상, 니켈층의 두께를 5μm 이상으로 제어하여 솔더 조인트의 신뢰성을 보장하고 계면에서의 접촉 저항을 줄입니다. 이 표면 처리 방법은 RF 커넥터와 PCB 사이의 납땜 지점에서 임피던스 불연속성을 최소화하여 인터페이스에서 신호의 반사 손실을 -20dB 미만으로 보장할 수 있습니다.
3, 다양한 시나리오의 애플리케이션 가치 지원
도시 건물 적용 범위: 사무실 건물, 쇼핑몰과 같은 대형 건물에서는 기존의 매크로 기지국 밀리미터파 신호가 벽을 통과하기 어렵습니다. 복도와 천장에 배치된 밀리미터파 소형 기지국은 내부 PCB의 낮은 손실 특성으로 인해 실내 반경 50미터 내에서 안정적인 신호 범위를 보장하며, 평방 미터당 수백 개의 단말기에 대한 고속 액세스를 지원합니다.{2}} 이러한 시나리오에서는 인쇄 회로 기판의 간섭 방지 기능이 특히 중요합니다. 엘리베이터 및 중앙 에어컨과 같은 장비에서 생성되는 전자기 잡음이 신호에 미치는 영향을 방지하고 사무실 화상 회의 및 AR 내비게이션과 같은 애플리케이션에 대한 원활한 경험을 보장할 수 있기 때문입니다.
산업 제조 단지: 산업 인터넷에는 밀리미터파의 높은 대역폭과 낮은 지연이 절실히 필요합니다. 밀리미터파 소형 기지국은 지능형 제조 현장에서 장비의 실시간-데이터 전송, 머신 비전의 고화질 이미지 전송과 같은 작업을 수행합니다. PCB의 안정적인 고주파 특성은 작업장에서 여러 공작 기계가 동시에 작동하는 강력한 전자기 환경에서 10Gbps 이상의 전송 속도를 보장하여 산업용 로봇 제어 명령에 대한 마이크로초 수준 응답 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 동시에 PCB의 높은 내열성은 작업장에서 35도 이상의 연중 작업 환경에 적응할 수 있도록 하여 고온으로 인한 장비 유지 관리 빈도를 줄입니다.
교통 허브 시나리오: 공항 터미널 및 고속철도역과 같이 인구 밀도가 높은 지역에서{0}}밀리미터파 소형 기지국은 갑작스러운 대규모 연결 수요에 대처해야 합니다. PCB의 효율적인 열 방출 설계는 기지국이 과열로 인한 대역폭 저하를 방지하면서 동시에 수천 명의 승객에게 고속 네트워크 서비스를 제공하는 동시에 전력 증폭기 및 기타 구성 요소가 안정적으로 작동할 수 있도록 보장합니다. 또한 컴팩트한 레이아웃 설계를 통해 기지국을 기둥, 천장 등 좁은 공간에 유연하게 설치할 수 있어 밀집된 배치를 통해 원활한 커버리지를 형성하고 혼잡한 지역에서 기존 네트워크의 혼잡 문제를 해결할 수 있습니다.
스마트 장소 애플리케이션: 스포츠 경기장, 콘서트 홀과 같은 대규모 장소에서는 고화질 비디오 라이브 스트리밍, 청중 AR 상호 작용 및 이벤트 중 기타 서비스에 대한 대역폭 수요가 급증했습니다. 밀리미터파 소형 기지국 PCB의 저손실 전송 기능은 단일 기지국에 대해 1Gbps 이상의 최고 속도를 지원할 수 있어 4K 비디오를 동시에 업로드하는 수천 명의 시청자의 요구를 충족할 수 있습니다. 동시에, PCB의 안정적인 성능은 다수의 무선 장치가 기지국에 동시에 연결될 때 신호 전송 및 수신의 비트 오류율이 10 ^ -6 미만으로 제어되어 생방송 이미지와 실시간 대화형 명령의 원활함을 보장합니다.