PCB de téléphone 5G : Spécifications de fabrication, règles d'empilement et guide DFM

PCB de téléphone 5G : réponse rapide (30 secondes)

La conception et la fabrication d'un PCB de téléphone 5G exigent la maîtrise de la technologie d'interconnexion haute densité (HDI) et de matériaux à faibles pertes pour gérer les fréquences mmWave. Contrairement aux cartes standard, ces PCB doivent concilier une miniaturisation extrême avec la gestion thermique.

Norme technologique : Doit utiliser la technologie HDI Any-Layer (ELIC) ou Substrate-Like PCB (SLP) pour prendre en charge un nombre élevé d'E/S.
Sélection des matériaux : Nécessite des matériaux à faible Dk/Df (LCP, MPI ou PI modifié) pour minimiser la perte de signal aux fréquences supérieures à 24 GHz.
Largeur/Espacement des lignes : Les conceptions standard de smartphones 5G exigent désormais des largeurs et espacements de pistes inférieurs à 30µm/30µm (nécessite un processus mSAP).
Gestion thermique : Les débits de données élevés génèrent une chaleur importante ; intégrez des diffuseurs de chaleur en graphène ou des chambres à vapeur directement dans la conception de l'empilement.
Contrôle d'impédance : La tolérance est plus stricte que pour les cartes 4G ; typiquement ±5% ou ±7% est requis pour les lignes RF.
Validation : Vérifiez l'intégrité du signal à l'aide de la TDR (Time Domain Reflectometry) et assurez la fiabilité des microvias par des tests de cyclage thermique.

Quand le PCB de téléphone 5G s'applique (et quand il ne s'applique pas)

Les ingénieurs d'APTPCB (Usine de PCB APTPCB) recommandent des cas d'utilisation spécifiques pour ces cartes haute performance. Tous les appareils mobiles ne nécessitent pas la complexité coûteuse d'un empilement de classe 5G.

Quand utiliser la technologie PCB de téléphone 5G :

Smartphones phares : Appareils prenant en charge les bandes Sub-6GHz et mmWave, nécessitant une intégration d'antenne complexe.
Hotspots mobiles 5G : Routeurs portables qui traitent des flux de données à haut débit, similaires à une carte PCB BBU 5G (unité de bande de base) mais dans un format de poche.
Terminaux portables industriels : Appareils robustes pour les usines intelligentes nécessitant une communication à faible latence.
Casques AR/VR : Dispositifs portables nécessitant un transfert de données à haute vitesse et des cartes logiques compactes.
Modules mmWave : Modules front-end RF spécifiques intégrant des filtres et des amplificateurs.

Lorsque la technologie PCB standard est suffisante :

Appareils 4G/LTE : Les cartes FR4 HDI standard sont suffisantes et plus rentables.
Capteurs IoT à faible vitesse : Les appareils envoyant de petits paquets de données (NB-IoT) n'ont pas besoin de matériaux à faible perte.
Périphériques simples : Accessoires qui ne gèrent pas directement la transmission RF.
Cartes d'alimentation d'infrastructure : Bien qu'une carte PCB AAU 5G (unité d'antenne active) soit complexe, l'unité d'alimentation utilise souvent des PCB rigides standard avec du cuivre épais, et non le HDI à pas fin utilisé dans les téléphones.

Règles et spécifications des PCB de téléphone 5G (paramètres clés et limites)

Le respect de règles de conception strictes est essentiel pour le rendement et les performances. Vous trouverez ci-dessous les spécifications recommandées pour un PCB de téléphone 5G robuste.

Règle / Paramètre	Valeur/Plage recommandée	Pourquoi c'est important	Comment vérifier	Si ignoré
Constante diélectrique (Dk)	< 3.0 (à 10 GHz)	Réduit le délai de propagation du signal et le couplage capacitif.	Fiche technique du matériau & Test d'impédance.	Décalage du signal et erreurs de synchronisation.
Facteur de dissipation (Df)	< 0.0025	Minimise l'atténuation du signal (perte d'insertion) dans les bandes mmWave.	Analyseur de réseau (VNA).	Signal faible, autonomie réduite de la batterie.
Largeur/Espacement minimum des pistes	30µm / 30µm	Essentiel pour intégrer des circuits complexes dans les facteurs de forme des téléphones.	AOI (Inspection Optique Automatisée).	Courts-circuits ou impossibilité de routage.
Diamètre des microvias	50µm - 75µm	Permet des interconnexions verticales haute densité (Any-Layer).	Analyse en coupe transversale.	Défaillance de connexion, mauvais alignement.
Rapport d'aspect (via borgne)	0.8:1 à 1:1	Assure un placage fiable à l'intérieur du trou de via.	Micro-sectionnement.	Circuits ouverts dus à des vides de placage.
Rugosité de surface du cuivre	< 2µm (VLP/HVLP)	Le cuivre lisse réduit les pertes par effet de peau aux hautes fréquences.	MEB (Microscope Électronique à Balayage).	Perte d'insertion accrue.
Tolérance d'impédance	±5% à ±7%	Adapte les composants RF (PA, LNA, Filtres) pour éviter la réflexion.	Coupons de test TDR.	Réflexion du signal, mauvaise réception.
Nombre de couches	10 - 18 Couches	Fournit de l'espace pour les plans d'alimentation, le blindage de masse et les signaux.	Examen du dessin d'empilement.	Problèmes d'EMI, diaphonie.
Conductivité Thermique	> 0,5 W/mK (Diélectrique)	Aide à dissiper la chaleur du processeur et du modem RF.	Simulation thermique.	Bridage du processeur, surchauffe de l'appareil.
Précision d'Enregistrement	±25µm	Critique pour l'alignement des microvias empilés dans les HDI.	Inspection aux rayons X.	Désalignement couche à couche (courts-circuits).

Étapes de mise en œuvre des PCB de téléphone 5G (points de contrôle du processus)

La fabrication d'un PCB de téléphone 5G implique des techniques de fabrication avancées comme le mSAP (Modified Semi-Additive Process). Suivez ces étapes pour vous assurer que l'intention de conception correspond à la réalité de la production.

Sélection des Matériaux et Conception de l'Empilement
- Action : Sélectionnez un empilement hybride utilisant du LCP ou du PI modifié pour les couches RF et du FR4 standard pour les couches numériques.
- Paramètre : Faites correspondre le CTE (Coefficient de Dilatation Thermique) entre les matériaux.
- Vérification : Vérifiez la disponibilité des matériaux auprès d'APTPCB avant de figer la conception.
Perçage Laser (Microvias)
- Action : Utilisez des lasers UV ou CO2 pour percer des vias borgnes et enterrés.
- Paramètre : Diamètre de perçage 50-75µm ; précision d'alignement ±10µm.
- Vérification : Inspectez la présence de "smear" (résidus de résine) à l'intérieur des trous avant le placage.
Désencrassement et Placage
- Action : Éliminez les résidus de résine et effectuez un placage de cuivre autocatalytique suivi d'un placage électrolytique.
- Paramètre : Épaisseur de cuivre dans les vias > 12µm (ou entièrement remplis).
- Vérification : Assurez-vous qu'il n'y a pas de vides dans le remplissage des vias (critique pour les vias empilés).
Structuration des circuits (LDI & mSAP)
- Action: Utiliser l'imagerie directe laser (LDI) pour une exposition de haute précision.
- Paramètre: Capacité de résolution jusqu'à des lignes de 20µm.
- Vérification: Inspection AOI pour la cohérence de la largeur des lignes et les courts-circuits potentiels.
Stratification
- Action: Presser plusieurs cœurs et couches de préimprégné ensemble.
- Paramètre: Profil de pression et de température spécifique à l'ensemble de matériaux hybrides.
- Vérification: Mesurer l'épaisseur totale et vérifier l'absence de délaminage ou de gauchissement.
Application de la finition de surface
- Action: Appliquer ENIG (Nickel Chimique Or par Immersion) ou OSP (Conservateur de Soudabilité Organique).
- Paramètre: Épaisseur d'or de 0,05-0,1µm pour ENIG.
- Vérification: Test de soudabilité et planéité de la surface pour l'assemblage de composants à pas fin.
Test électrique et RF final
- Action: Effectuer des tests de continuité et des mesures RF spécifiques.
- Paramètre: Résistance d'isolement > 10 MΩ ; Impédance dans les tolérances.
- Vérification: Génération d'un rapport de réussite/échec.

Dépannage des PCB de téléphone 5G (modes de défaillance et solutions)

Les cartes haute fréquence sont sensibles. Les défaillances courantes sont souvent liées à l'intégrité du signal ou au stress thermique.

Symptôme: Perte de signal élevée (atténuation)

Causes: Matériau incorrect (Df élevé), profil de cuivre rugueux ou désadaptation d'impédance.
Vérifications: Examiner la fiche technique du matériau ; inspecter la rugosité du cuivre ; vérifier l'empilement.
Fix: Passer au cuivre HVLP (High Very Low Profile) ; utiliser des matériaux de PCB haute fréquence comme le Megtron 6/7.
Prevention: Simuler la perte d'insertion pendant la phase de conception.

Symptôme : Fracture de microvia (ouverture intermittente)

Causes: Désadaptation du CTE entre le cuivre et le diélectrique pendant le refusion ; placage de mauvaise qualité.
Checks: Test de choc thermique ; analyse en coupe transversale.
Fix: Améliorer la ductilité du placage ; optimiser les paramètres de perçage laser.
Prevention: Utiliser les structures de vias empilés avec précaution ; éviter d'empiler plus de 3 couches si possible sans validation.

Symptôme : Déformation de la carte

Causes: Empilement asymétrique ; distribution inégale du cuivre.
Checks: Mesurer le gauchissement et la torsion selon IPC-TM-650.
Fix: Équilibrer la surface de cuivre sur les couches supérieures et inférieures ; utiliser un gabarit pendant la refusion.
Prevention: Assurer une construction de couche symétrique dans l'empilement de PCB.

Symptôme : Intermodulation passive (PIM)

Causes: Finition de surface de mauvaise qualité ; impuretés ferromagnétiques dans le cuivre/nickel.
Checks: Équipement de test PIM.
Fix: Utiliser des matériaux classés PIM ; éviter le nickel dans les chemins RF si possible (utiliser l'argent d'immersion ou l'OSP).
Prevention: Spécifier les exigences de faible PIM dans les notes de fabrication.

Symptôme : Surchauffe

Causes: Vias thermiques insuffisants ; flux d'air bloqué ; densité élevée de composants.
Checks: Imagerie thermique sous charge.
Correction : Ajouter un encastrement de pièce ou augmenter la densité des vias thermiques.
Prévention : Intégrer la simulation thermique dès le début ; envisager des options à âme métallique ou en cuivre épais le cas échéant.

Comment choisir une carte PCB pour téléphone 5G (décisions de conception et compromis)

Choisir la bonne architecture pour une carte PCB de téléphone 5G implique d'équilibrer les performances, l'espace et le coût.

SLP (PCB de type substrat) vs. HDI

SLP : Utilise la technologie mSAP permettant des pistes <30µm. Essentiel pour les derniers téléphones phares afin d'accueillir de grandes batteries. Coût plus élevé.
HDI (Interconnexion Haute Densité) : Utilise la gravure soustractive (tenting/gravure). Limite les pistes à ~40-50µm. Coût inférieur, convient aux téléphones 5G de milieu de gamme.
Décision : Si la densité des composants est extrême (composants 01005, BGA à pas fin), choisissez SLP. Pour les conceptions standard, une PCB HDI est suffisante.

Rigide vs. Rigide-Flexible

Rigide-Flexible : Élimine les connecteurs, économise de l'espace et améliore la fiabilité dans les conceptions de téléphones pliables.
Rigide uniquement : Moins cher mais nécessite des câbles/connecteurs qui occupent du volume et ajoutent une perte d'insertion.
Décision : Utilisez une PCB Rigide-Flexible pour les téléphones pliables ou lors de la connexion de la carte mère aux modules d'antenne (comme une PCB ADC 5G ou un réseau de capteurs) autour du bord de l'appareil.

Matériau : Hybride vs. Homogène

Hybride : Mélange des matériaux coûteux à faible perte (couches RF) avec du FR4 moins cher (couches numériques). Difficile à fabriquer en raison de facteurs d'échelle différents.
Homogène : Utilise un seul type de matériau. Plus facile à fabriquer mais potentiellement plus cher si des matériaux haut de gamme sont utilisés pour toutes les couches.
Décision : L'hybride est standard pour l'efficacité des coûts en production de masse, mais nécessite un fabricant expérimenté comme APTPCB pour gérer la stratification.

FAQ sur les PCB de téléphones 5G (coût, délai, défauts courants, critères d'acceptation, fichiers DFM)

1. Combien coûte un PCB de téléphone 5G par rapport à un PCB 4G ? Un PCB de téléphone 5G coûte généralement 2 à 3 fois plus cher qu'une carte 4G standard. Cette augmentation est due aux matériaux coûteux à faible perte, à la nécessité du traitement mSAP et à un nombre de couches plus élevé (10+ couches).

2. Quel est le délai standard pour les prototypes de PCB de téléphones 5G ? Le délai standard est de 10 à 15 jours ouvrables. Cependant, si des matériaux spéciaux (comme Rogers ou Panasonic Megtron) ne sont pas en stock, le délai peut s'étendre à 3-4 semaines. Vérifiez toujours d'abord le stock de matériaux.

3. Pouvez-vous fabriquer des PCB pour l'infrastructure 5G comme un PCB 5G AAU ? Oui. Bien que ce guide se concentre sur les PCB de téléphones, les mêmes capacités haute fréquence s'appliquent aux cartes d'infrastructure comme le PCB 5G AAU (Active Antenna Unit) ou le PCB 5G BBU (Base Band Unit), bien que ceux-ci soient généralement plus grands, plus épais et gèrent une puissance plus élevée.

4. Quels fichiers sont requis pour une révision DFM ? Nous avons besoin de fichiers Gerber (RS-274X), ODB++ ou IPC-2581. De plus, veuillez fournir un dessin détaillé de l'empilement spécifiant les matériaux diélectriques, les exigences d'impédance et les tableaux de perçage.

5. Comment testez-vous l'intégrité du signal 5G ? Nous utilisons la TDR (Réflectométrie dans le Domaine Temporel) pour le contrôle d'impédance. Pour la validation de la perte d'insertion, nous pouvons inclure des coupons de test sur le panneau de production qui sont mesurés à l'aide d'un VNA (Analyseur de Réseau Vectoriel).

6. Quelle est la différence entre une carte PCB Balun 5G et une carte PCB de téléphone ? Une carte PCB Balun 5G est un composant spécifique ou une petite carte utilisée pour convertir des signaux équilibrés en signaux déséquilibrés, souvent trouvée à l'intérieur du frontal RF. Une carte PCB de téléphone est la carte mère principale qui intègre le modem, le processeur et ces composants RF.

7. Quels sont les critères d'acceptation pour les pistes à pas fin ? Pour les lignes mSAP (<30µm), nous autorisons généralement une tolérance de largeur de ±10% ou ±15%. Les entailles ou les trous d'épingle ne doivent pas réduire la largeur du conducteur de plus de 20%.

8. Prenez-vous en charge la fabrication de cartes PCB ADC 5G ? Oui. Les convertisseurs analogique-numérique (CAN) haute vitesse nécessitent des niveaux de bruit extrêmement faibles. Nous utilisons des plans de masse analogiques séparés et des vias de blindage pour garantir que la section de la carte PCB ADC 5G fonctionne correctement au sein du système plus large.

9. Comment gérez-vous la chaleur dans une carte PCB de téléphone 5G ? Nous recommandons l'utilisation de "vias thermiques" connectés aux plans de masse et potentiellement l'intégration de pièces de cuivre. La conception de l'empilement pour placer les composants chauds à l'opposé des zones sensibles à la chaleur est également cruciale. 10. Quel est le risque d'utiliser du FR4 standard pour la 5G ? Le FR4 standard a un Df (Facteur de Dissipation) élevé, ce qui entraîne une perte de signal massive aux fréquences millimétriques (24 GHz+). Le signal peut ne pas atteindre l'antenne avec une puissance suffisante, rendant les fonctionnalités 5G inutiles.

11. Qu'est-ce qu'une PCB Atténuateur 5G ? Une PCB Atténuateur 5G est utilisée lors des tests ou du conditionnement du signal pour réduire la puissance du signal sans déformer la forme d'onde. Celles-ci nécessitent des matériaux résistifs précis et une excellente stabilité thermique.

12. Pouvez-vous réaliser des circuits rigide-flexibles pour les connexions d'antenne 5G ? Oui. La connexion de la carte mère aux modules d'antenne nécessite souvent des circuits rigide-flexibles à base de LCP pour maintenir l'intégrité du signal à travers le pli ou la courbure.

Ressources pour les PCB de téléphones 5G (pages et outils connexes)

Capacités de PCB HDI: Explorez nos technologies Any-Layer et microvia essentielles pour les cartes de téléphone.
Matériaux de PCB haute fréquence: Détails sur les matériaux Rogers, Taconic et Panasonic pour la 5G.
PCB Rigide-Flexible: Solutions pour les conceptions mobiles compactes et pliées.
Conception d'empilement de PCB: Directives pour la planification de votre structure de couches pour le contrôle de l'impédance et thermique.
Calculateur d'impédance: Estimez les dimensions des pistes pour l'impédance requise.

Glossaire des PCB de téléphones 5G (termes clés)

Terme	Définition	Contexte dans les PCB de téléphone 5G
mSAP	Procédé semi-additif modifié.	Une méthode de fabrication permettant des largeurs de piste < 30µm, essentielle pour les smartphones modernes.
SLP	PCB de type substrat.	Une technologie de PCB qui comble l'écart entre les HDI standard et les substrats de CI.
LCP	Polymère à cristaux liquides.	Un matériau thermoplastique avec d'excellentes propriétés haute fréquence et une résistance à l'humidité.
mmWave	Onde millimétrique.	Bandes 5G haute fréquence (24 GHz - 100 GHz) nécessitant des matériaux de PCB à faible perte.
Sub-6GHz	Fréquences inférieures à 6 GHz.	La bande "inférieure" de la 5G ; moins exigeante en matériaux de PCB que les ondes millimétriques mais nécessitant toujours des HDI.
ELIC	Interconnexion de chaque couche.	Une structure HDI où chaque couche possède des microvias, permettant des connexions entre deux couches quelconques.
Dk (Constante diélectrique)	Mesure de la capacité d'un matériau à stocker de l'énergie électrique.	Un Dk plus faible est meilleur pour la vitesse du signal dans les applications 5G.
Df (Facteur de dissipation)	Mesure de la quantité d'énergie perdue sous forme de chaleur dans le matériau.	Un Df plus faible est essentiel pour éviter la perte de signal en 5G.
MIMO	Entrées multiples Sorties multiples.	Technologie d'antenne utilisant plusieurs émetteurs/récepteurs ; nécessite un routage PCB complexe.
CTE	Coefficient de dilatation thermique.	Mesure de l'expansion du matériau avec la chaleur ; un désaccord provoque des défaillances de via.

Demander un devis pour un PCB de téléphone 5G (examen DFM + prix)

Prêt à fabriquer votre design 5G ? Envoyez vos données à APTPCB pour une revue DFM complète. Nous vérifions votre empilement, la sélection des matériaux et les géométries des pistes pour garantir une production à haut rendement.

Ce qu'il faut inclure dans votre demande :

Fichiers Gerber : RS-274X ou ODB++.
Dessin d'empilement : Spécifiez l'ordre des couches, le poids du cuivre et les matériaux diélectriques.
Plan de perçage : Définissez les portées des vias borgnes/enterrés.
Quantités : Volumes de prototypes vs. production de masse.
Exigences particulières : Rapports d'impédance, tests PIM ou marques de matériaux spécifiques (par exemple, Megtron 6).

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Conclusion : Prochaines étapes pour les PCB de téléphones 5G

La fabrication réussie d'une carte PCB de téléphone 5G exige un passage de la fabrication traditionnelle aux processus avancés HDI et mSAP. En sélectionnant les bons matériaux à faible perte et en respectant des règles de conception strictes pour l'impédance et la gestion thermique, vous assurez que votre appareil fonctionne de manière fiable aux fréquences mmWave. Que vous construisiez un smartphone phare ou un terminal industriel spécialisé, l'exécution précise de l'empilement et de la structure des vias est la clé de la performance 5G.