USI 博客
第一手产业创新科技、应用与深度新闻
搜寻
- 10/26/2022
5G发展如何翻转手持式产品的机构设计？
作者：赵明德 / 第二工程总处 / 机构开发功能处副处长
相较于过去的3G、4G，由于5G高频段、大带宽的特性，让开发者必须在相同产品空间中纳入更多天线。如何透过机构设计来解决这个问题?
环旭电子机构设计团队凭借着多项项目经验，归纳出几项方案，例如天线的排布、散热方案以及如何腾出更多可用空间。首先，在下图中4G vs 5G的天线排布，两者就有相当大的设计差异。天线总数从5支暴增到了13支，新占据的空间主要在左右两侧，实际新增占位共5处。
天线位置通常位于电池的两侧，需特别注意天线所需的Keep-out距离，以及侧边按键的最佳摆放位置。若是电池必须设计成「可置换形式」，则两侧可用的空间将更为狭小，因而影响电池上方与下方的电性连接。此时可考虑采用LCP FPC解决方案，以约0.2mm的厚度来取代两侧采用Coaxial Cable所需的宽度。
接着，在5G产品要思考如何在有限空间至少再新增3支毫米波天线，建议的配置为两边面向左和右，一上面向后。原先的Sub-6G天线占位则需要调整与合并。可以看到产品背面除了电池空间外，其余面积均已被天线占满。而在具有无线充电功能的产品上，电池区域将留给无线充电线圈使用。
面对5G产品，USI环旭电子所建议的天线排布解决方案：
- 如需支付功能，为符合EMVCo规范，NFC环形天线所围出的面积应愈大愈好
- IO连接器及喇叭音箱的金属部分，应尽量远离WWAN天线
- 侧方按键及其FPC的金属部分应尽量减小，避免影响天线效能
- 两侧及底部的天线下方为净空区，不可置放组件或金属机构件
- 天线必须占据制高点，周围内含金属的零件均不可高过它
- 所有金属件与PCBA间需要多点共地
当天线排布基础完成架构之后，接着必须进一步检视在此架构之下，零组件之间的散热表现：
如上图可见，5G产品需运用更先进的散热技术，如Vapor Chamber，同时也必须加上几项散热方案来确保产品的稳定性：
- 温度传感器应置放在与壳温关联性高的地方，以确保用户接触位置不会过烫或是SOC不会过早降频。
- 需要给定合适的使用者场景来规划散热方案。一般使用场景并不会持续以最大功率运行。
- 石墨片可改用铜箔+石墨镀膜代替来降低成本
- IC及EMI屏蔽罩间建议使用散热膏，方便组装并减少施加在IC上的应力
最后，规划出能将空间「放大」的解决方案：
- 将两件式EMI屏蔽罩改为一件式成型屏蔽罩 + 低温锡膏焊接
- 多个板对板连接器集中区域放置，并统一以板金 + 螺丝固定
- 可将多数WWAN组件置于同一块小板，能有效降低Non-WWAN SKU所需成本
- 天线可设计在外壳上，换取更薄的产品机身
面对市场对5G终端产品的需求增强，USI环旭电子机构设计正持续投入更多资源，研拟更多进阶解决方案，包含：
- 采用在高频稳定 (10 GHz以上) 的Low Df材料
- 因应电磁波的趋肤效应 (Skin effect)，天线电镀层的粗糙度要求更为严格
- 天线数组区域的散热金属不可损及天线效能
- 由于零件堆栈会影响产品厚度，需采用空间使用效率更高的多板结合方式
我们在5G产品经验涵盖通讯、计算机、消费电子、车用电子、工业与医疗产品，如果您对5G产品解决方案有兴趣，欢迎在「联络我们」留下数据。
搜寻
最近的文章
-
【探索云端边缘】边缘运算服务器全方位应用场景
【探索云端边缘】边缘运算服务器全方位应用场景
06/27/2023
-
【PCIe 5.0】深入PCB设计及验证 掌握高速传输核心
【PCIe 5.0】深入PCB设计及验证 掌握高速传输核心
05/23/2023
-
系统级封装(SiP) : 一站式微小化解决方案
系统级封装(SiP) : 一站式微小化解决方案
04/24/2023
-
【嵌入式 WiFi 模块】无缝接轨生活的每个角落
【嵌入式 WiFi 模块】无缝接轨生活的每个角落
04/10/2023
-
管理电商物流，效率将是致胜关键
管理电商物流，效率将是致胜关键
03/06/2023
-
投身车电领域的入门课：IGBT 和 SiC 功率模组
投身车电领域的入门课：IGBT 和 SiC 功率模组
02/13/2023
-
锁定边缘运算领域，抢占AI先机
锁定边缘运算领域，抢占AI先机
01/16/2023
-
加速孵化「互联健康」的穿戴式移动技术
加速孵化「互联健康」的穿戴式移动技术
12/28/2022
-
战胜电动车副作用，摆脱「里程焦虑」
战胜电动车副作用，摆脱「里程焦虑」
12/01/2022
-
5G发展如何翻转手持式产品的机构设计？
5G发展如何翻转手持式产品的机构设计？
10/26/2022
跟紧产业脉动
随时掌握第一手产业创新科技、应用与深度新闻
订阅 USI 博客
随时掌握第一手产业创新科技、应用与深度新闻
