Mida see kiire PCB tööstuse jaoks tähendab?
Esiteks tuleb PCB-virnade projekteerimisel ja ehitamisel seada esikohale materiaalsed aspektid. 5G PCB-d peavad vastama kõikidele spetsifikatsioonidele, kui nad edastavad ja võtavad vastu signaali, pakkudes elektriühendusi ja pakkudes konkreetsete funktsioonide juhtimist. Lisaks tuleb tegeleda PCB projekteerimisega seotud probleemidega, nagu signaali terviklikkuse säilitamine suurematel kiirustel, soojusjuhtimine ning elektromagnetiliste häirete (EMI) vältimine andmete ja plaatide vahel.
Segasignaali vastuvõtva trükkplaadi disain
Tänapäeval tegeleb enamik süsteeme 4G ja 3G PCB-dega. See tähendab, et komponendi edastus- ja vastuvõtusagedusvahemik on 600 MHz kuni 5,925 GHz ning ribalaiuse kanal on 20 MHz ehk IoT süsteemide puhul 200 kHz. 5G võrgusüsteemide PCB-de kavandamisel vajavad need komponendid olenevalt rakendusest millimeeterlaine sagedusi 28 GHz, 30 GHz või isegi 77 GHz. Ribalaiusega kanalite puhul töötlevad 5G süsteemid sagedust 100 MHz alla 6 GHz ja 400 MHz üle 6 GHz.
Need suuremad kiirused ja kõrgemad sagedused nõuavad PCB-s sobivate materjalide kasutamist, et samaaegselt hõivata ja edastada madalamaid ja kõrgemaid signaale ilma signaali kadumise ja EMI-ta. Teine probleem on see, et seadmed muutuvad kergemaks, kaasaskantavamaks ja väiksemaks. Rangete kaalu, suuruse ja ruumipiirangute tõttu peavad PCB materjalid olema paindlikud ja kerged, et mahutada kõik trükkplaadi mikroelektroonilised seadmed.
PCB vasejälgede puhul tuleb järgida peenemaid jälgi ja rangemat impedantsi kontrolli. Traditsioonilist lahutavat söövitusprotsessi, mida kasutatakse 3G ja 4G kiirete PCBde jaoks, saab ümber lülitada modifitseeritud pooladitiivsele protsessile. Need täiustatud poollisandiprotsessid tagavad täpsemad jäljed ja sirgemad seinad.
Ka materiaalne baas on ümber kujundamisel. Trükkplaatide ettevõtted uurivad materjale, mille dielektriline konstant on nii madal kui 3, sest madala kiirusega PCB-de standardmaterjalid on tavaliselt 3,5–5,5. Tihedamast klaaskiudpunutisest, väiksema kaduteguriga kadumaterjalist ja madala profiiliga vasest saab ka digitaalsete signaalide kiire PCB valik, vältides seeläbi signaali kadu ja parandades signaali terviklikkust.
EMI varjestuse probleem
EMI, crosstalk ja parasiitmahtuvus on trükkplaatide peamised probleemid. Selleks, et tulla toime plaadi analoog- ja digitaalsageduste tõttu tekkivate ülekõnede ja EMI-ga, on tungivalt soovitatav jäljed eraldada. Mitmekihiliste plaatide kasutamine annab parema mitmekülgsuse, et määrata kindlaks, kuidas paigutada kiired jäljed nii, et analoog- ja digitaalsete tagasisaatmissignaalide teed hoitakse üksteisest eemal, hoides samal ajal vahelduv- ja alalisvooluahelad lahus. Varjestuse ja filtreerimise lisamine komponentide paigutamisel peaks samuti vähendama PCB-l loomuliku EMI kogust.
Tagamaks, et vaskpinnal ei esineks defekte ja tõsiseid lühiseid või lahtisi vooluringe, kasutatakse juhtmejälgede kontrollimiseks ja mõõtmiseks täiustatud automaatset optilist kontrollisüsteemi (AIO), millel on kõrgemad funktsioonid ja 2D-metroloogia. Need tehnoloogiad aitavad trükkplaatide tootjatel otsida võimalikke signaali halvenemise riske.
Soojusjuhtimise väljakutsed
Suurem signaali kiirus tekitab PCB-d läbiva voolu rohkem soojust. Dielektriliste materjalide ja põhialuse kihtide jaoks mõeldud PCB-materjalid peavad adekvaatselt hakkama saama 5G-tehnoloogia nõutud suure kiirusega. Kui materjal on ebapiisav, võib see põhjustada vase jälgi, koorumist, kokkutõmbumist ja kõverdumist, kuna need probleemid põhjustavad PCB riknemist.
Kõrgemate temperatuuridega toimetulemiseks peavad tootjad keskenduma materjalide valikule, mis käsitlevad soojusjuhtivuse ja soojuskoefitsiendi probleeme. Hea PCB loomiseks tuleb kasutada materjale, millel on suurem soojusjuhtivus, suurepärane soojusülekanne ja ühtlane dielektriline konstant, et pakkuda kõiki selle rakenduse jaoks vajalikke 5G funktsioone.