Šta to znači za industriju PCB-a velike brzine?
Prije svega, kada se dizajniraju i konstruiraju PCB snopovi, aspekti materijala moraju se dati prioritet. 5G PCB-i moraju ispunjavati sve specifikacije kada prenose i primaju prijenos signala, osiguravaju električne veze i osiguravaju kontrolu za određene funkcije. Osim toga, morat će se pozabaviti izazovima dizajna PCB-a, kao što je održavanje integriteta signala pri većim brzinama, upravljanje toplinom i kako spriječiti elektromagnetne smetnje (EMI) između podataka i ploča.

Dizajn ploče za prijem mješovitog signala
Danas se većina sistema bavi 4G i 3G PCB-ima. To znači da je frekventni opseg komponente za prijenos i prijem od 600 MHz do 5,925 GHz, a propusni kanal je 20 MHz, odnosno 200 kHz za IoT sisteme. Prilikom dizajniranja PCB-a za 5G mrežne sisteme, ove komponente će zahtijevati frekvencije milimetarskih valova od 28 GHz, 30 GHz ili čak 77 GHz, ovisno o primjeni. Za kanale propusnog opsega, 5G sistemi će obraditi 100MHz ispod 6GHz i 400MHz iznad 6GHz.

Ove veće brzine i veće frekvencije će zahtijevati korištenje odgovarajućih materijala u PCB-u za istovremeno hvatanje i prijenos sve viših signala bez gubitka signala i EMI. Drugi problem je što će uređaji postati lakši, prenosiviji i manji. Zbog strogih ograničenja težine, veličine i prostora, PCB materijali moraju biti fleksibilni i lagani da bi mogli smjestiti sve mikroelektronske uređaje na ploči.

Za bakrene tragove PCB-a moraju se poštovati tanji tragovi i stroža kontrola impedancije. Tradicionalni proces subtraktivnog jetkanja koji se koristi za 3G i 4G brze PCB-e može se prebaciti na modificirani polu-aditivni proces. Ovi poboljšani poluaditivni procesi će pružiti preciznije tragove i ravnije zidove.

U toku je i redizajniranje materijalne baze. Kompanije za štampane ploče proučavaju materijale sa dielektričnom konstantom od čak 3, jer su standardni materijali za PCB niske brzine obično 3,5 do 5,5. Čvršća pletenica od staklenih vlakana, materijal sa nižim faktorom gubitka i niskoprofilni bakar će takođe postati izbor brzog PCB-a za digitalne signale, čime se sprečava gubitak signala i poboljšava integritet signala.

Problem sa EMI zaštitom
EMI, preslušavanje i parazitski kapacitet su glavni problemi ploča. Da biste se nosili sa preslušavanjem i elektromagnetskim smetnjama zbog analognih i digitalnih frekvencija na ploči, preporučljivo je odvojiti tragove. Upotreba višeslojnih ploča omogućit će bolju svestranost za određivanje načina postavljanja brzih tragova tako da putanje analognih i digitalnih povratnih signala budu udaljene jedna od druge, dok AC i DC kola budu odvojena. Dodavanje zaštite i filtriranja prilikom postavljanja komponenti takođe bi trebalo da smanji količinu prirodnog EMI na štampanoj ploči.

Kako bi se osiguralo da nema kvarova i ozbiljnih kratkih spojeva ili otvorenih strujnih krugova na površini bakra, za provjeru tragova provodnika i njihovo mjerenje koristit će se napredni automatski optički inspekcijski sistem (AIO) s višim funkcijama i 2D mjeriteljstvom. Ove tehnologije će pomoći proizvođačima PCB-a da traže moguće rizike od degradacije signala.

Izazovi upravljanja toplinom
Veća brzina signala će uzrokovati da struja kroz PCB proizvodi više topline. PCB materijali za dielektrične materijale i slojeve supstrata jezgre morat će na adekvatan način podnijeti velike brzine koje zahtijeva 5G tehnologija. Ako je materijal nedovoljan, može uzrokovati tragove bakra, ljuštenje, skupljanje i savijanje, jer će ovi problemi uzrokovati propadanje PCB-a.

Kako bi se nosili s ovim višim temperaturama, proizvođači će se morati fokusirati na izbor materijala koji rješavaju pitanja toplinske provodljivosti i toplinskog koeficijenta. Materijali sa većom toplotnom provodljivošću, odličnim prenosom toplote i konzistentnom dielektričnom konstantom moraju se koristiti da bi se napravio dobar PCB koji će obezbediti sve 5G karakteristike potrebne za ovu aplikaciju.