من التطبيق الواسع النطاق للأجهزة الذكية إلى التحول العميق للأتمتة الصناعية، يؤثر أداء لوحات اتصالات 5G، باعتبارها مكون الناقل الأساسي لتقنية 5G، بشكل مباشر على كفاءة واستقرار نظام الاتصالات بأكمله. يعتمد مفتاح أداء لوحات اتصالات 5G إلى حد كبير على المواد المختارة. لا ينبغي أن تلبي المواد المناسبة المتطلبات الفنية للتردد العالي والسرعة العالية وزمن الوصول المنخفض لاتصالات 5G فحسب، بل يجب أن تتمتع أيضًا باستقرار جيد وموثوقية وقدرة على التكيف مع سيناريوهات التطبيقات المختلفة.
صفائح النحاس المكسوة: حجر الزاوية في نقل الإشارات
تلعب الصفائح المغطاة بالنحاس دورًا مهمًا في نقل الإشارات في لوحات اتصالات 5G وهي المادة الأساسية في وحدات الدوائر المتكاملة للوحات الدوائر. مع تطور منتجات اتصالات 5G نحو التصغير والسعة الكبيرة، تم طرح متطلبات صارمة لأداء الصفائح المكسوة بالنحاس- بترددات وسرعات أعلى، والتي لم تعد الصفائح المكسوة بالنحاس التقليدي- قادرة على تلبيتها. في هذا السياق، أصبحت الصفائح المكسوة بالنحاس- ذات أساس من متعدد رباعي فلورو إيثيلين -مغطاة بالنحاس عالي التردد مادة أساسية في عصر التردد العالي والسرعة العالية. تتميز هذه المادة بخصائص مثل ثابت العزل الكهربائي المنخفض وفقدان العزل الكهربائي المنخفض، مما يضمن سرعة انتشار الإشارة السريعة وعدم وجود تشويه أثناء النقل.
قماش خاص من الراتنج والألياف الزجاجية: يعزز الأداء الشامل للوحة
تُستخدم FR-4، وهي ركيزة إيبوكسي معززة بقطعة قماش من الألياف الزجاجية، على نطاق واسع في لوحات الدوائر المطبوعة لمحطات قاعدة 5G. وتتكون من طبقة واحدة أو أكثر من قماش الألياف الزجاجية المشربة براتنج الإيبوكسي، حيث يعمل قماش الألياف الزجاجية كمواد تقوية، مما يوفر العزل ويزيد القوة؛ يتم استخدام الراتنج الخاص كمواد حشو لربط اللوحة وتحسين أدائها. من أجل تلبية متطلبات الموثوقية والتعقيد والأداء الكهربائي وأداء التجميع لمنتجات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات التردد العالي والسرعة العالية-، قام العديد من مصنعي المواد الأساسية لثنائي الفينيل متعدد الكلور بإجراء تحسينات على الراتنجات الخاصة. في ظل اتجاه السرعة العالية والتردد العالي، لا تشمل مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور السائدة راتنجات الإيبوكسي التقليدية فحسب، بل تشمل أيضًا راتنجات البولي تترافلوروإيثيلين، وراتنجات تريازين البيسمالميد، وراتنج السيانات المتصلدة بالحرارة، وراتنجات البولي فينيلين الأثير المتصلدة بالحرارة، وراتنجات البوليميد، مما يؤدي إلى أكثر من 130 نوعًا من الشرائح المغطاة بالنحاس. بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور في المحطة الأساسية، تعد خصائص العزل الكهربائي وسرعة نقل الإشارة ومقاومة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية. من هذه المؤشرات الرئيسية، تعمل ركائز PTFE بشكل جيد، كما أن خصائصها العازلة الممتازة تساعد على النقل الكامل والسريع للإشارات. إنها واحدة من مواد الراتنج المفضلة لمحطات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عصر 5G.
لوحة ذات قيمة Tg عالية: مناسبة لمتطلبات الترددات العالية-والسرعة العالية-.
تعد قيمة Tg، المعروفة أيضًا باسم درجة حرارة التزجج، مؤشرًا مهمًا لقياس أداء أجهزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية التردد. على خلفية ظهور شبكات الجيل الخامس (5G) والذكاء الاصطناعي (AI) ومجالات أخرى، زاد الطلب على أجهزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) عالية الأداء-بشكل ملحوظ، مما أدى أيضًا إلى زيادة مستمرة في قيم Tg. لم تعد لوحات قيمة Tg العادية (لوحات FR4 بقيم Tg أقل من 120 درجة ) قادرة على تلبية متطلبات اتصالات 5G، في حين أظهرت لوحات قيمة Tg العالية (قيم Tg بشكل عام أعلى من 150 درجة ) مزايا كبيرة في -الإرسال عالي السرعة ومجالات الاتصالات عالية التردد-. يمكن أن تعرض اللوحات ذات القيمة Tg العالية أداءً أكثر استقرارًا وموثوقية في مجالات اتصالات 5G ونقل البيانات بسرعة عالية-. إنها تتطلب نسبة موجة واقفة للجهد الطولي أقل، وفقدان إشارة أقل بسبب فقدان العزل الكهربائي، وتأخير إشارة أقل. في مرحلة معالجة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تتمتع اللوحات ذات القيمة Tg العالية بإمكانية صيانة تدفق المعالجة وموثوقية وتوافق أفضل مع المواد الأخرى في التصنيع والتكديس وتخطيط اللوحة متعدد الطبقات والرسومات المكدسة.
المواد المعدنية: تضمن نقل الإشارة وتبديد الحرارة
كما أن المواد المعدنية لا غنى عنها في لوحات اتصالات 5G. على سبيل المثال، في نقل الإشارات، يعد النحاس مادة موصلة شائعة الاستخدام بسبب موصليتها الجيدة، والتي يمكن أن تضمن النقل الفعال للإشارات على لوحات الدوائر. بالنسبة للكمية الكبيرة من الحرارة المتولدة أثناء تشغيل معدات اتصالات 5G، هناك حاجة إلى تدابير فعالة لتبديد الحرارة لضمان التشغيل المستقر للمعدات. غالبًا ما تستخدم بعض المواد المعدنية، مثل الألومنيوم، في تصنيع مكونات تبديد الحرارة مثل المشتتات الحرارية، وذلك نظرًا للتوصيل الحراري الجيد والوزن الخفيف نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، في بعض السيناريوهات ذات المتطلبات العالية للتدريع الكهرومغناطيسي، يتم استخدام المواد المعدنية ذات خصائص التدريع الكهرومغناطيسي، مثل سبائك النحاس وسبائك الألومنيوم وما إلى ذلك. من خلال تغطية هذه المواد المعدنية على السطح أو مناطق محددة من لوحة الدائرة، يمكن حجب التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي بشكل فعال، مما يضمن استقرار نقل الإشارة داخل لوحة اتصالات 5G.
البلاستيك والمواد المركبة: المساعدة في التصغير والوزن
مع تطور معدات اتصالات 5G نحو التصغير والوزن، أصبح استخدام المواد البلاستيكية والمواد المركبة في لوحات اتصالات 5G والمكونات ذات الصلة واسع الانتشار بشكل متزايد. لنأخذ عناصر الهوائي كمثال، في عصر 5G، وبسبب نطاقات التردد الأعلى واستخدام تقنية Massive MIMO، أصبح حجم عناصر الهوائي أصغر وزاد عددها بشكل ملحوظ. يتكون مذبذب الهوائي البلاستيكي من مادة بلاستيكية معدلة تحتوي على مركبات معدنية عضوية، ويتم تصنيع الأشكال المعقدة ثلاثية الأبعاد -بدفعة واحدة من خلال قولبة الحقن. يتم بعد ذلك معالجة السطح البلاستيكي من خلال تقنية خاصة. لا يضمن هذا الحل أن يلبي الهوائي الأداء الكهربائي لشبكة 5G فحسب، بل يقلل أيضًا من وزن المنتج بشكل كبير، ويقلل من العمليات الخطرة، ويوفر التكاليف. في الوقت نفسه، يمكن للمذبذب البلاستيكي ثلاثي الأبعاد جنبًا إلى جنب مع القولبة بالحقن والطلاء الكهربائي الانتقائي، وهما عمليتان عاليتا الدقة-، تلبية متطلبات الدقة لمذبذبات الهوائي في سيناريوهات الترددات العالية-التي تزيد عن 3.5 جيجا.
تُظهر المواد المركبة أيضًا مزايا فريدة في أبراج الاتصالات وأغطية الهوائيات. بالمقارنة مع الهياكل الفولاذية التقليدية، فإن أبراج الاتصالات المصنوعة من المواد المركبة تتميز بمزايا مثل الوزن الخفيف، ومقاومة التآكل، وسهولة التركيب. على سبيل المثال، تتميز أبراج الاتصالات المصنوعة من مواد مركبة من مادة البولي يوريثان بخفة الوزن ويمكن تركيبها بسرعة حتى في المناطق النائية. ويمكنها أيضًا تحمل الظروف الجوية القاسية مثل الثلوج الكثيفة والرياح القوية، وتكون أكثر فعالية من حيث التكلفة-من الأبراج الفولاذية التقليدية. يمكن للطلاء المقاوم للأشعة فوق البنفسجية الموجود على السطح أيضًا إطالة عمر الخدمة. تتطلب أغطية الهوائي خصائص جيدة لاختراق الموجات الكهرومغناطيسية وقوة ميكانيكية كافية لتحمل البيئات القاسية. في اتجاه شبكة الجيل الخامس (5G)، أصبحت المواد المركبة عالية الأداء-خيارًا شائعًا، مثل البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية شائع الاستخدام، والذي يمكن أن يوفر العزل، ومقاوم-التآكل، والحماية من الصواعق، ومضاد-التداخل، والمتانة، وتأثير جيد في نقل الموجات.