Τι σημαίνει αυτό για τη βιομηχανία PCB υψηλής ταχύτητας;
Πρώτα απ 'όλα, κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή στοίβων PCB, πρέπει να δίνονται προτεραιότητα στις πτυχές του υλικού. Τα PCB 5G πρέπει να πληρούν όλες τις προδιαγραφές κατά τη μεταφορά και λήψη μετάδοσης σήματος, την παροχή ηλεκτρικών συνδέσεων και την παροχή ελέγχου για συγκεκριμένες λειτουργίες. Επιπλέον, θα πρέπει να αντιμετωπιστούν οι προκλήσεις σχεδιασμού PCB, όπως η διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος σε υψηλότερες ταχύτητες, η θερμική διαχείριση και ο τρόπος αποφυγής ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI) μεταξύ δεδομένων και πλακών.

Σχεδιασμός πλακέτας κυκλώματος λήψης μικτού σήματος
Σήμερα, τα περισσότερα συστήματα ασχολούνται με PCB 4G και 3G. Αυτό σημαίνει ότι το εύρος συχνοτήτων εκπομπής και λήψης του στοιχείου είναι από 600 MHz έως 5,925 GHz και το κανάλι εύρους ζώνης είναι 20 MHz ή 200 kHz για συστήματα IoT. Κατά το σχεδιασμό PCB για συστήματα δικτύου 5G, αυτά τα στοιχεία θα απαιτούν συχνότητες κυμάτων χιλιοστών 28 GHz, 30 GHz ή ακόμα και 77 GHz, ανάλογα με την εφαρμογή. Για κανάλια εύρους ζώνης, τα συστήματα 5G θα επεξεργάζονται 100MHz κάτω από 6GHz και 400MHz πάνω από 6GHz.

Αυτές οι υψηλότερες ταχύτητες και οι υψηλότερες συχνότητες θα απαιτήσουν τη χρήση κατάλληλων υλικών στο PCB για την ταυτόχρονη λήψη και μετάδοση όλο και υψηλότερων σημάτων χωρίς απώλεια σήματος και EMI. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι οι συσκευές θα γίνουν ελαφρύτερες, πιο φορητές και μικρότερες. Λόγω των αυστηρών περιορισμών βάρους, μεγέθους και χώρου, τα υλικά PCB πρέπει να είναι εύκαμπτα και ελαφριά για να χωρούν όλες τις μικροηλεκτρονικές συσκευές στην πλακέτα κυκλώματος.

Για ίχνη χαλκού PCB, πρέπει να ακολουθούνται λεπτότερα ίχνη και αυστηρότερος έλεγχος σύνθετης αντίστασης. Η παραδοσιακή διαδικασία αφαιρετικής χάραξης που χρησιμοποιείται για PCB υψηλής ταχύτητας 3G και 4G μπορεί να μετατραπεί σε μια τροποποιημένη διαδικασία ημι-προσθετικών. Αυτές οι βελτιωμένες διεργασίες ημι-προσθετικών θα παρέχουν πιο ακριβή ίχνη και πιο ευθεία τοιχώματα.

Η υλική βάση επίσης επανασχεδιάζεται. Οι εταιρείες πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων μελετούν υλικά με διηλεκτρική σταθερά τόσο χαμηλή όσο το 3, επειδή τα τυπικά υλικά για PCB χαμηλής ταχύτητας είναι συνήθως 3,5 έως 5,5. Η πιο σφιχτή πλέξη ινών γυαλιού, το υλικό απώλειας χαμηλότερου συντελεστή απώλειας και ο χαλκός χαμηλού προφίλ θα αποτελέσουν επίσης την επιλογή PCB υψηλής ταχύτητας για ψηφιακά σήματα, αποτρέποντας έτσι την απώλεια σήματος και βελτιώνοντας την ακεραιότητα του σήματος.

Πρόβλημα θωράκισης EMI
Το EMI, το crosstalk και η παρασιτική χωρητικότητα είναι τα κύρια προβλήματα των κυκλωμάτων. Για να αντιμετωπίσετε το crosstalk και το EMI λόγω των αναλογικών και ψηφιακών συχνοτήτων στην πλακέτα, συνιστάται ανεπιφύλακτα να διαχωριστούν τα ίχνη. Η χρήση πολυστρωματικών πλακών θα παρέχει καλύτερη ευελιξία για τον προσδιορισμό του τρόπου τοποθέτησης ιχνών υψηλής ταχύτητας, έτσι ώστε οι διαδρομές των αναλογικών και ψηφιακών σημάτων επιστροφής να διατηρούνται μακριά μεταξύ τους, διατηρώντας παράλληλα τα κυκλώματα AC και DC χωριστά. Η προσθήκη θωράκισης και φιλτραρίσματος κατά την τοποθέτηση εξαρτημάτων θα πρέπει επίσης να μειώσει την ποσότητα του φυσικού EMI στο PCB.

Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν ελαττώματα και σοβαρά βραχυκυκλώματα ή ανοιχτά κυκλώματα στην επιφάνεια του χαλκού, θα χρησιμοποιηθεί ένα προηγμένο σύστημα αυτόματης οπτικής επιθεώρησης (AIO) με υψηλότερες λειτουργίες και μετρολογία 2D για τον έλεγχο των ιχνών αγωγού και τη μέτρησή τους. Αυτές οι τεχνολογίες θα βοηθήσουν τους κατασκευαστές PCB να αναζητήσουν πιθανούς κινδύνους υποβάθμισης του σήματος.

Προκλήσεις θερμικής διαχείρισης
Μια υψηλότερη ταχύτητα σήματος θα κάνει το ρεύμα μέσω του PCB να παράγει περισσότερη θερμότητα. Τα υλικά PCB για διηλεκτρικά υλικά και τα στρώματα υποστρώματος πυρήνα θα πρέπει να χειρίζονται επαρκώς τις υψηλές ταχύτητες που απαιτούνται από την τεχνολογία 5G. Εάν το υλικό είναι ανεπαρκές, μπορεί να προκαλέσει ίχνη χαλκού, ξεφλούδισμα, συρρίκνωση και παραμόρφωση, επειδή αυτά τα προβλήματα θα προκαλέσουν φθορά του PCB.

Για να αντιμετωπίσουν αυτές τις υψηλότερες θερμοκρασίες, οι κατασκευαστές θα πρέπει να επικεντρωθούν στην επιλογή υλικών που αντιμετωπίζουν ζητήματα θερμικής αγωγιμότητας και θερμικού συντελεστή. Υλικά με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, εξαιρετική μεταφορά θερμότητας και σταθερή διηλεκτρική σταθερά πρέπει να χρησιμοποιούνται για να κατασκευαστεί ένα καλό PCB για να παρέχει όλες τις λειτουργίες 5G που απαιτούνται για αυτήν την εφαρμογή.