Universal Scientific Industrial

USI 部落格

第一手產業創新科技、應用與深度新聞
Back

搜尋

  •  10/26/2022

5G發展如何翻轉手持式產品的機構設計？


作者：趙明德 / 第二工程總處 / 機構開發功能處副處長


相較於過去的3G、4G，由於5G高頻段、大頻寬的特性，讓開發者必須在相同產品空間中納入更多天線。如何透過機構設計來解決這個問題?

環旭電子機構設計團隊憑藉著多項專案經驗，歸納出幾項方案，例如天線的排佈、散熱方案以及如何騰出更多可用空間。首先，在下圖中4G vs 5G的天線排佈，兩者就有相當大的設計差異。天線總數從5支暴增到了13支，新佔據的空間主要在左右兩側，實際新增佔位共5處。





天線位置通常位於電池的兩側，需特別注意天線所需的Keep-out距離，以及側邊按鍵的最佳擺放位置。若是電池必須設計成「可置換形式」，則兩側可用的空間將更為狹小，因而影響電池上方與下方的電性連接。此時可考慮採用LCP FPC解決方案，以約0.2mm的厚度來取代兩側採用Coaxial Cable所需的寬度。

接著，在5G產品要思考如何在有限空間至少再新增3支毫米波天線，建議的配置為兩邊面向左和右，一上面向後。原先的Sub-6G天線佔位則需要調整與合併。可以看到產品背面除了電池空間外，其餘面積均已被天線佔滿。而在具有無線充電功能的產品上，電池區域將留給無線充電線圈使用。





面對5G產品，USI環旭電子所建議的天線排布解決方案：
  • 如需支付功能，為符合EMVCo規範，NFC環形天線所圍出的面積應愈大愈好
  • IO連接器及喇叭音箱的金屬部分，應盡量遠離WWAN天線
  • 側方按鍵及其FPC的金屬部分應盡量減小，避免影響天線效能
  • 兩側及底部的天線下方為淨空區，不可置放元件或金屬機構件
  • 天線必須佔據制高點，周圍內含金屬的零件均不可高過它
  • 所有金屬件與PCBA間需要多點共地

當天線排佈基礎完成架構之後，接著必須進一步檢視在此架構之下，零組件之間的散熱表現：







如上圖可見，5G產品需運用更先進的散熱技術，如Vapor Chamber，同時也必須加上幾項散熱方案來確保產品的穩定性：
  • 溫度感測器應置放在與殼溫關聯性高的地方，以確保使用者接觸位置不會過燙或是SOC不會過早降頻。
  • 需要給定合適的使用者場景來規劃散熱方案。一般使用場景並不會持續以最大功率運行。
  • 石墨片可改用銅箔+石墨鍍膜代替來降低成本
  • IC及EMI屏蔽罩間建議使用散熱膏，方便組裝並減少施加在IC上的應力

最後，規劃出能將空間「放大」的解決方案：
  • 將兩件式EMI屏蔽罩改為一件式成型屏蔽罩 + 低溫錫膏銲接
  • 多個板對板連接器集中區域放置，並統一以板金 + 螺絲固定
  • 可將多數WWAN組件置於同一塊小板，能有效降低Non-WWAN SKU所需成本
  • 天線可設計在外殼上，換取更薄的產品機身

面對市場對5G終端產品的需求增強，USI環旭電子機構設計正持續投入更多資源，研擬更多進階解決方案，包含：
  • 採用在高頻穩定 (10 GHz以上) 的Low Df材料
  • 因應電磁波的趨膚效應 (Skin effect)，天線電鍍層的粗糙度要求更為嚴格
  • 天線陣列區域的散熱金屬不可損及天線效能
  • 由於零件堆疊會影響產品厚度，需採用空間使用效率更高的多板結合方式

我們在5G產品經驗涵蓋通訊、電腦、消費電子、車用電子、工業與醫療產品，如果您對5G產品解決方案有興趣，歡迎在「聯絡我們」留下資料。
 

搜尋

最近的文章

Universal Scientific Industrial
Universal Scientific Industrial

請輸入關鍵字

告訴USI您的想法

請您花幾分鐘時間留下意見
回饋意見採匿名式

是
否
訂閱 USI 電子報

跟緊產業脈動
隨時掌握第一手產業創新科技、應用與深度新聞

前往訂閱
已經訂閱
Universal Scientific Industrial
忘記帳戶名稱？

請發送電子郵件到service@usiglobal.com 尋求協助

請使用微信掃描此 QR 碼後分享

我們使用 Cookies 為您提供更好的體驗。繼續使用我們的網站即表示您同意我們《Cookie 聲明》中所述的 Cookies 的使用。