¿Qué significa esto para la industria de PCB de alta velocidad?
En primer lugar, a la hora de diseñar y construir pilas de PCB, se deben priorizar los aspectos materiales. Los PCB 5G deben cumplir con todas las especificaciones al transportar y recibir transmisión de señales, proporcionar conexiones eléctricas y proporcionar control para funciones específicas. Además, será necesario abordar los desafíos del diseño de PCB, como el mantenimiento de la integridad de la señal a velocidades más altas, la gestión térmica y cómo prevenir la interferencia electromagnética (EMI) entre los datos y las placas.

Diseño de placa de circuito receptor de señal mixta.
Hoy en día, la mayoría de los sistemas utilizan PCB 4G y 3G. Esto significa que el rango de frecuencia de transmisión y recepción del componente es de 600 MHz a 5,925 GHz, y el canal de ancho de banda es de 20 MHz o 200 kHz para sistemas IoT. Al diseñar PCB para sistemas de red 5G, estos componentes requerirán frecuencias de ondas milimétricas de 28 GHz, 30 GHz o incluso 77 GHz, según la aplicación. Para los canales de ancho de banda, los sistemas 5G procesarán 100MHz por debajo de 6GHz y 400MHz por encima de 6GHz.

Estas velocidades y frecuencias más altas requerirán el uso de materiales adecuados en la PCB para capturar y transmitir simultáneamente señales más bajas y más altas sin pérdida de señal ni EMI. Otro problema es que los dispositivos serán más ligeros, más portátiles y más pequeños. Debido a estrictas limitaciones de peso, tamaño y espacio, los materiales de PCB deben ser flexibles y livianos para acomodar todos los dispositivos microelectrónicos en la placa de circuito.

Para las trazas de cobre de PCB, se deben seguir trazas más delgadas y un control de impedancia más estricto. El proceso tradicional de grabado sustractivo utilizado para PCB de alta velocidad 3G y 4G se puede cambiar a un proceso semiaditivo modificado. Estos procesos semiaditivos mejorados proporcionarán trazos más precisos y paredes más rectas.

También se está rediseñando la base material. Las empresas de placas de circuito impreso están estudiando materiales con una constante dieléctrica tan baja como 3, porque los materiales estándar para PCB de baja velocidad suelen ser de 3,5 a 5,5. Una trenza de fibra de vidrio más ajustada, un material de menor factor de pérdida y un cobre de bajo perfil también se convertirán en la elección de PCB de alta velocidad para señales digitales, evitando así la pérdida de señal y mejorando su integridad.

Problema de blindaje EMI
EMI, diafonía y capacitancia parásita son los principales problemas de las placas de circuito. Para solucionar la diafonía y la EMI debidas a las frecuencias analógicas y digitales de la placa, se recomienda encarecidamente separar las trazas. El uso de placas multicapa proporcionará una mayor versatilidad para determinar cómo colocar trazas de alta velocidad de modo que las rutas de las señales de retorno analógicas y digitales se mantengan alejadas entre sí, manteniendo separados los circuitos de CA y CC. Agregar blindaje y filtrado al colocar componentes también debería reducir la cantidad de EMI natural en la PCB.

Para garantizar que no haya defectos ni cortocircuitos graves o circuitos abiertos en la superficie del cobre, se utilizará un avanzado sistema de inspección óptica automática (AIO) con funciones superiores y metrología 2D para comprobar las trazas del conductor y medirlas. Estas tecnologías ayudarán a los fabricantes de PCB a buscar posibles riesgos de degradación de la señal.

Desafíos de la gestión térmica
Una velocidad de señal más alta hará que la corriente a través de la PCB genere más calor. Los materiales de PCB para materiales dieléctricos y capas de sustrato central deberán soportar adecuadamente las altas velocidades requeridas por la tecnología 5G. Si el material es insuficiente, pueden producirse restos de cobre, descamación, encogimiento y deformación, ya que estos problemas provocarán el deterioro de la PCB.

Para hacer frente a estas temperaturas más altas, los fabricantes deberán centrarse en la elección de materiales que aborden los problemas de conductividad y coeficiente térmico. Se deben utilizar materiales con mayor conductividad térmica, excelente transferencia de calor y constante dieléctrica constante para fabricar una buena PCB que proporcione todas las funciones 5G necesarias para esta aplicación.