Page 27 - 電路板季刊第88期

電路板季刊 2020.Q2 專業技術 25

圖1為IMT-2020 (5G通訊系統)及IMT-Advanced (4G通訊系統)在八項關鍵技術上
(包含：峰值數據速率、移動性、頻譜效率、和傳輸延遲等)的比較[3]。在IMT-2020的
願景中，通訊的頻譜使用效率預期將會比IMT-Advanced高三倍。尤其是在熱點的使用
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環境下，頻譜使用效率預計將達到10 Mbit/s/m 的區域傳輸流量。在無線網路存取能耗
的部分，IMT-2020也將小於目前所建置的IMT-Advanced網路，同時還能提供增強型寬
頻通訊功能。

圖1.ITU國際通信組織將5G (IMT-2020)與4G (IMT-Advanced)行動通訊技術規格進行比
較。本圖引用自[3]，並於此重繪。
隨著5G通訊世代的來臨，從基地台(base station)到智慧型手機(smart phone)所使
用的印刷電路板(printed circuit board, PCB)數量與規格，均與過去有著顯著的不同。

以基地台天線為例，由於高頻訊號易產生大氣衰減，使其在空氣中傳播損耗大，且毫
米波繞射能力弱容易被障礙物與建築物阻擋，因此必須廣設基地台，以避免高頻訊號
的急遽損耗。也因此，5G通訊所需建置的基地台數量相較於4G系統預計將增加1.5–3

倍[4]，這也促使PCB數量及層數需求大幅提升。除了PCB數量/層數大幅擴增外，5G通
訊對於PCB所使用的材料規格要求也更為嚴苛。以占PCB成本極高的銅箔基板(copper
clad laminate, CCL)為例，其必須達到高頻/高速傳輸的標準—低介電常數(dielectric
constant, Dk)與低介電損耗因子(dissipation factor, Df)等要求。Dk太高會增加導線之間
的電容效應，造成訊號傳輸額外的時間延遲，同時也會增加訊號的衰減(與Dk的根號成
正比)。Df則會直接影響訊號的衰減量(與Df值成正比)，進而降低信號的完整性。特別
是在多層數的高速電路板設計上，高Df的材料將造成嚴重的訊號損耗問題。因此現行
已有不少廠商致力於發展low Dk & low Df的材料，以減少訊號延遲並提升傳播能量功
率(dB) [5]。例如，Rogers公司藉由混合PTFE/Ceramic開發RO3000系列基板材料，適
用於汽車雷達、微波以及射頻等應用，即宣稱在10 GHz時Dk/Df值僅有3.0/0.001。