Hvad betyder det for højhastigheds-PCB-industrien?
Først og fremmest skal materielle aspekter prioriteres ved design og konstruktion af PCB-stabler. 5G PCB'er skal opfylde alle specifikationer, når de bærer og modtager signaltransmission, leverer elektriske forbindelser og giver kontrol til specifikke funktioner. Derudover skal PCB-designudfordringer tages op, såsom opretholdelse af signalintegritet ved højere hastigheder, termisk styring og hvordan man forhindrer elektromagnetisk interferens (EMI) mellem data og tavler.
Design med blandet signalmodtagende printkort
I dag beskæftiger de fleste systemer sig med 4G- og 3G-printkort. Det betyder, at komponentens sende- og modtagefrekvensområde er 600 MHz til 5,925 GHz, og båndbreddekanalen er 20 MHz eller 200 kHz for IoT-systemer. Ved design af PCB'er til 5G-netværkssystemer vil disse komponenter kræve millimeterbølgefrekvenser på 28 GHz, 30 GHz eller endda 77 GHz, afhængigt af applikationen. For båndbreddekanaler vil 5G-systemer behandle 100MHz under 6GHz og 400MHz over 6GHz.
Disse højere hastigheder og højere frekvenser vil kræve brug af egnede materialer i PCB'et til samtidig at opfange og transmittere lavere og højere signaler uden signaltab og EMI. Et andet problem er, at enheder bliver lettere, mere bærbare og mindre. På grund af strenge vægt-, størrelses- og pladsbegrænsninger skal PCB-materialer være fleksible og lette for at kunne rumme alle mikroelektroniske enheder på printkortet.
For PCB kobberspor skal tyndere spor og strengere impedanskontrol følges. Den traditionelle subtraktive ætsningsproces, der bruges til 3G og 4G højhastigheds-PCB'er, kan skiftes til en modificeret semi-additiv proces. Disse forbedrede semi-additive processer vil give mere præcise spor og mere lige vægge.
Materialebasen bliver også redesignet. Trykte kredsløbsselskaber studerer materialer med en dielektrisk konstant så lav som 3, fordi standardmaterialer til lavhastigheds-PCB'er normalt er 3,5 til 5,5. Strammere glasfiberfletninger, materiale med lavere tabsfaktor og lavprofilkobber vil også blive valget af højhastigheds-PCB til digitale signaler, og derved forhindre signaltab og forbedre signalintegriteten.
EMI-afskærmningsproblem
EMI, krydstale og parasitisk kapacitans er de største problemer med printkort. For at håndtere crosstalk og EMI på grund af de analoge og digitale frekvenser på kortet, anbefales det kraftigt at adskille sporene. Brugen af flerlagstavler vil give bedre alsidighed til at bestemme, hvordan man placerer højhastighedsspor, så stierne for analoge og digitale retursignaler holdes væk fra hinanden, mens AC- og DC-kredsløbene holdes adskilt. Tilføjelse af afskærmning og filtrering ved placering af komponenter bør også reducere mængden af naturlig EMI på printkortet.
For at sikre, at der ikke er defekter og alvorlige kortslutninger eller åbne kredsløb på kobberoverfladen, vil et avanceret automatisk optisk inspektionssystem (AIO) med højere funktioner og 2D-metrologi blive brugt til at kontrollere ledersporene og måle dem. Disse teknologier vil hjælpe PCB-producenter med at se efter mulige risici for signalforringelse.
Termiske styringsudfordringer
En højere signalhastighed vil få strømmen gennem printkortet til at generere mere varme. PCB-materialer til dielektriske materialer og kernesubstratlag skal tilstrækkeligt håndtere de høje hastigheder, der kræves af 5G-teknologi. Hvis materialet er utilstrækkeligt, kan det forårsage kobberspor, afskalning, krympning og vridning, fordi disse problemer vil få PCB'et til at forringes.
For at kunne klare disse højere temperaturer skal producenterne fokusere på valget af materialer, der løser problemer med termisk ledningsevne og termisk koefficient. Materialer med højere termisk ledningsevne, fremragende varmeoverførsel og ensartet dielektrisk konstant skal bruges til at lave et godt PCB for at give alle de 5G-funktioner, der kræves til denne applikation.