跟着物联网的鼓起和移动互联网内容的日渐丰厚，人们对移动通讯网络的传输速率以及服务质量提出了更高的要求，第五代（5G）无线移动通讯技能应运而生并得到快速开展。与此一起，5G也将渗透到其他各种职业范畴，与工业设备、医疗仪器、车联网等深度交融，有用满意工业、医疗、交通等职业的多样化事务需求，完结真实的“万物互联”。
高频段毫米波在5G通讯中具有显着的优势，如满足的带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益等。美国联邦通讯委员会规划用于5G的4个高频段包括3个授权频段和1个未授权频段等，可是寻觅这些频段内功能杰出且价格合理的印刷电路板（PCB）资料是一个巨大的应战。因而，怎么正确了解PCB资料的要害参数和特性，选取适宜于5G 技能运用频段内运用的PCB资料至关重要。
下面咱们就从热办理方面评论怎么选取适宜5G技能运用频段内运用的PCB资料。
热办理
当高频/微波射频信号馈入PCB电路时，因电路自身和电路资料引起的损耗将不可防止地产生必定的热量。5G设备运用中不只运用频率升高，设备也趋于小型化，必然产生更大的热量。处理好电路热办理及了解PCB的热特性有助于防止因高温导致的电路功能恶化和牢靠性下降。
热模型
简略的表明电路的根本热模型及微带线的暖流剖面模型如图5所示。在微带线电路中，顶部信号平面是电路发热源，底部接地平面是低温区域或散热平面，两平面之间填充介质资料。在热模型中，热量将从信号平面，经过资料转移到接地平面低温区域完结散热。虽然实践微带线电路的热量产生进程是杂乱的，但关于简略的热模型，这样的假设是能够承受的。图中暖流方程中的k是资料的热传导体系，A是发热源面积，L是资料厚度，（TH-TL）是上下面的温差。暖流方程及热模型解说了挑选导热系数高、厚度薄的电路资料能够完结更佳的散热和热量办理。
图1：电路的根本热模型
左）图是根本的暖流模型，右）图是微带线电路的暖流剖面图模型
热办理
规划者一般会从电路功率和损耗视点出发来评价温度上升状况，可是PCB介质作为热源最近的导热体却是对温升影响较大的部分。如图6，咱们经过仿真能够发现，在常用的板材中，经过下降板材的Df值来下降温升的办法，没有选用更高导热率的办法有用。虽然在不同资料的介质损耗会终究影响电路的插入损耗，导致产生不同的热量，但比较较，资料的导热系数关于温度改变更为显着。关于相同导热系数值状况下，例如0.4W/m/K，介质损耗Df从0.001到0.004引起的温度上升仅约为0.22°C/W。但是，即便Df同为0.001的资料，导热系数0.2W/m/K到1.5W/m/K的改变却可引起温度下降 0.82°C/W。假如电路的输入功率是50W，那么温度可下降约40°C。
图2：仿真核算温度上升随Tc和Df的改变
除资料的导热系数外，资料的其他的一些参数也对热量办理产生影响。为更好的了解PCB电路热功能相关的影响要素，表7展现了依据不同资料，不同资料厚度、损耗因子、导热系数、铜箔粗糙度以及插入损耗的电路的温度改变成果。该表为比照不同电路资料的热效应供给了参阅。比照1号与2号电路，两者的差异是电路的厚度，因而PCB资料厚度的改变会导致温升的差异。厚度越薄，散热途径越短，相同条件下温升越低；比照2号与3号电路，两者的差异主要在不同铜箔粗糙度带来的插入损耗的不同。铜箔外表粗糙度越小，插入损耗越低，温升越小；电路4资料是FR-4，该资料根本不用在微波/毫米波波段。作为比如能够看到FR-4在多个方面存在缺乏，如高的介质损耗，导体损耗和较低的导热率，然后在相同电路下具有最高的插入损耗，导致温升显着增加。电路5是依据罗杰斯RT/duroid 6035HTC PTFE 陶瓷资料，该资料具有高达1.44W/m/K的导热率，具有最好的导热特性，一起具有十分低的损耗因子，插入损耗最低，在相同输入功率下它的温升最低，十分适宜于高功率微波运用。
图3：不同资料及厚度下热量测验的比照
因而，对电路的热量办理要挑选相对薄的电路资料，一起挑选高导热率、铜箔外表润滑、低损耗因子等资料特性有利于下降微波毫米波频段下电路的发热状况。
多层板规划
5G技能不只要更小型化的基站设备，天线的尺度也要小型化。一起，将有源电路与天线相结合的有源天线体系将作为行将到来的5G网络的重要组成部分。小型化的规划以及有源天线体系都要求电路更多的运用多层板的规划。
Z轴热胀大系数
一般用于高频PCB板的热塑性资料是聚四氟乙烯，可经过各种形式的填料如玻璃纤维或陶瓷资料加固增强。比较热固性资料，PTFE的热塑性资料一般有更好的电气功能，具有较小的电气损耗，但PTFE资料的Z轴热胀大系数都比铜高不少。在制造多层板时，当电路板经过高温时因资料与铜的热胀大系数不同而产生不同的胀大导致PTH过孔的牢靠性失效。
挑选低热胀大系数的资料关于高频多层板运用中过孔的牢靠性重要性显而易见。罗杰斯公司研讨发现，在PTFE热塑性资猜中增加一些特别的陶瓷填料可改进资料的热胀大系数。兼具PTFE资料自身具有的低的温度特性和电气特性，这种资料十分适宜于高频毫米波多层板的运用。如罗杰斯公司的RO3000系列电路板资料，其Z轴的热胀大系数低至24ppm/°C，仅需运用一个简略的等离子体处理工艺就可完结高牢靠性过孔；且它具有极低的介质损耗，十分适宜于高频多层板的电路规划。
阻抗匹配
高频微波/毫米波多层电路板中过孔规划及加工操控也是需求重视的方面。在过孔的规划和加工中，过孔的巨细，孔内铜厚，孔外表层焊盘巨细，以及孔与接地上之间的距离等都会对过孔的寄生电容和寄生电感产生影响。然后影响过孔的散布参数，导致全体线路的失配，这种状况在微波/毫米波频段更为显着。在7.3mil罗杰斯RO4350B Lopro覆铜板双面叠合8mil的RO4450F碳氢化合物陶瓷半固化片制造成4层别离包括通孔微带线电路。经过试验咱们发现，比较通孔电路，其具有相同的通孔长度和铜厚，但孔径较小和孔焊盘较小的电路具有更小的寄生%&&&&&%、更好的宽带特性和回波损耗，如图8给出了经过减小通孔孔径和孔焊盘引起的阻抗阶跃改变，然后进步电路回波损耗及射频带宽的实测数据。
图4：通孔阻抗改变对射频功能的影响
总的来说，5G技能的不断开展和对微波频段的需求关于PCB资料的功能提出了更高的要求。依据频率挑选适宜的板厚，挑选损耗因子小的PCB资料，了解PCB 资料铜箔外表粗糙度的影响而选取不同铜箔，以及适宜的外表处理工艺有利于下降电路的插入损耗。高导热率的PCB资料有利于5G运用中更小尺度，更高集成度电路的热量办理，完结最佳的散热计划。一起，适宜的PCB资料类型，资料的热胀大系数，过孔加工及牢靠功能都将终究决议资料的选型。
