Τι σημαίνει αυτό για τη βιομηχανία PCB υψηλής ταχύτητας;
Πρώτα απ 'όλα, κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή στοίβων PCB, πρέπει να δοθεί προτεραιότητα σε υλικές πτυχές. Τα 5G PCB πρέπει να πληρούν όλες τις προδιαγραφές κατά τη μεταφορά και τη μετάδοση σήματος, παρέχοντας ηλεκτρικές συνδέσεις και παρέχοντας έλεγχο 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 πρόληψης της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής (EMI) μεταξύ δεδομένων και συμβουλίων.
Σχεδιασμός πλακέτας μικτού σήματος λήψης σήματος
Σήμερα, τα περισσότερα συστήματα ασχολούνται με 4G και 3G PCB. Αυτό σημαίνει ότι το εύρος συχνοτήτων και λήψης του συστατικού είναι 600 MHz έως 5,925 GHz και το κανάλι εύρους ζώνης είναι 20 MHz ή 200 kHz για συστήματα IoT. Κατά το σχεδιασμό PCBs για συστήματα δικτύου 5G, αυτά τα εξαρτήματα θα απαιτήσουν συχνότητες κύματος 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 να συλλάβουν ταυτόχρονα και να μεταδίδουν χαμηλότερα και υψηλότερα σήματα χωρίς απώλεια σήματος και EMI. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι οι συσκευές θα γίνουν ελαφρύτερες, πιο φορητές και μικρότερες. Λόγω του αυστηρού βάρους, του μεγέθους και των περιορισμών χώρου, τα υλικά PCB πρέπει να είναι ευέλικτα και ελαφριά για να φιλοξενήσουν όλες τις μικροηλεκτρονικές συσκευές στην πλακέτα κυκλώματος.
Για τα ίχνη του χαλκού PCB, πρέπει να ακολουθηθούν τα λεπτότερα ίχνη και ο αυστηρότερος έλεγχος σύνθετης αντίστασης. Η παραδοσιακή αφαιρετική διαδικασία χάραξης που χρησιμοποιείται για PCB υψηλής ταχύτητας 3G και 4G μπορεί να μεταβεί σε τροποποιημένη ημι-προσδοκία. Αυτές οι βελτιωμένες ημι-προσθετικές διαδικασίες θα παρέχουν πιο ακριβή ίχνη και ευθεία τοίχους.
Η βάση υλικού επανασχεδιάζεται επίσης. Οι εταιρείες τυπωμένων κυκλωμάτων μελετούν υλικά με διηλεκτρική σταθερά τόσο χαμηλή όσο 3, επειδή τα τυποποιημένα υλικά για PCB χαμηλής ταχύτητας είναι συνήθως 3,5 έως 5,5. Η αυστηρότερη πλεξούδα γυαλιού, το υλικό απώλειας χαμηλότερου παράγοντα απώλειας και ο χαλκός χαμηλού προφίλ θα γίνουν επίσης η επιλογή του PCB υψηλής ταχύτητας για ψηφιακά σήματα, αποτρέποντας έτσι την απώλεια σήματος και τη βελτίωση της ακεραιότητας του σήματος.
Πρόβλημα θωράκισης EMI
Το EMI, η διαταραχή και η παρασιτική χωρητικότητα είναι τα κύρια προβλήματα των κυκλωμάτων. Προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι Crosstalk και EMI λόγω των αναλογικών και ψηφιακών συχνοτήτων στο διοικητικό συμβούλιο, συνιστάται έντονα να διαχωριστεί τα ίχνη. Η χρήση πλακών πολλαπλών στρώσεων θα παρέχει καλύτερη ευελιξία για να καθορίσει τον τρόπο τοποθέτησης ιχνών υψηλής ταχύτητας, έτσι ώστε οι διαδρομές των αναλογικών και ψηφιακών σημάτων επιστροφής να παραμένουν μακριά μεταξύ τους, διατηρώντας τα κυκλώματα AC και DC ξεχωριστά. Η προσθήκη θωράκισης και φιλτράρισμα κατά την τοποθέτηση εξαρτημάτων θα πρέπει επίσης να μειώσει την ποσότητα φυσικού EMI στο PCB.
Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν ελαττώματα και σοβαρά βραχυκύκλωμα ή ανοιχτά κυκλώματα στην επιφάνεια του χαλκού, θα χρησιμοποιηθεί ένα προηγμένο αυτόματο σύστημα οπτικής επιθεώρησης (AIO) με υψηλότερες λειτουργίες και 2D μετρολογία για να ελέγξει τα ίχνη του αγωγού και να τα μετρήσει. Αυτές οι τεχνολογίες θα βοηθήσουν τους κατασκευαστές PCB να αναζητήσουν πιθανούς κινδύνους αποικοδόμησης σήματος.
Προκλήσεις θερμικής διαχείρισης
Μια υψηλότερη ταχύτητα σήματος θα προκαλέσει το ρεύμα μέσω του PCB να παράγει περισσότερη θερμότητα. Τα υλικά PCB για διηλεκτρικά υλικά και 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 στρέβλωση, επειδή αυτά τα προβλήματα θα προκαλέσουν επιδεινωμένη το PCB.
Προκειμένου να αντιμετωπιστούν αυτές οι υψηλότερες θερμοκρασίες, οι κατασκευαστές θα πρέπει να επικεντρωθούν στην επιλογή των υλικών που αντιμετωπίζουν ζητήματα θερμικής αγωγιμότητας και θερμικού συντελεστή. Τα υλικά με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, εξαιρετική μεταφορά θερμότητας και σταθερή διηλεκτρική σταθερά πρέπει να χρησιμοποιούνται για να δημιουργηθούν ένα καλό PCB για να παρέχουν όλες τις λειτουργίες 5G που απαιτούνται για αυτήν την εφαρμογή.