این برای صنعت PCB با سرعت بالا چه معنایی دارد؟
اول از همه، هنگام طراحی و ساخت پشته های PCB، جنبه های مواد باید در اولویت قرار گیرند. PCBهای 5G هنگام حمل و دریافت سیگنال، ارائه اتصالات الکتریکی و کنترل عملکردهای خاص باید تمام مشخصات را داشته باشند. علاوه بر این، چالش‌های طراحی PCB مانند حفظ یکپارچگی سیگنال در سرعت‌های بالاتر، مدیریت حرارتی، و نحوه جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی (EMI) بین داده‌ها و بردها باید مورد توجه قرار گیرد.

طراحی برد مدار دریافت سیگنال مختلط
امروزه اکثر سیستم ها با PCB های 4G و 3G سر و کار دارند. این بدان معناست که محدوده فرکانس ارسال و دریافت قطعه 600 مگاهرتز تا 5.925 گیگاهرتز و کانال پهنای باند 20 مگاهرتز یا 200 کیلوهرتز برای سیستم های اینترنت اشیا است. هنگام طراحی PCB برای سیستم های شبکه 5G، این قطعات بسته به کاربرد به فرکانس های موج میلی متری 28 گیگاهرتز، 30 گیگاهرتز یا حتی 77 گیگاهرتز نیاز دارند. برای کانال های پهنای باند، سیستم های 5G فرکانس 100 مگاهرتز زیر 6 گیگاهرتز و 400 مگاهرتز بالای 6 گیگاهرتز را پردازش می کنند.

این سرعت‌های بالاتر و فرکانس‌های بالاتر به استفاده از مواد مناسب در PCB برای ضبط و انتقال همزمان سیگنال‌های پایین‌تر و بالاتر بدون از دست دادن سیگنال و EMI نیاز دارد. مشکل دیگر این است که دستگاه ها سبک تر، قابل حمل تر و کوچکتر می شوند. به دلیل محدودیت‌های وزن، اندازه و فضا، مواد PCB باید انعطاف‌پذیر و سبک باشند تا همه دستگاه‌های میکروالکترونیک روی برد مدار را در خود جای دهند.

برای ردیابی مس PCB، ردهای نازک تر و کنترل امپدانس دقیق تر باید دنبال شود. فرآیند سنتی حکاکی کاهشی که برای PCBهای پرسرعت 3G و 4G استفاده می شود را می توان به یک فرآیند نیمه افزودنی اصلاح شده تغییر داد. این فرآیندهای نیمه افزودنی بهبود یافته، ردیابی دقیق‌تر و دیواره‌های صاف‌تری را ارائه می‌کنند.

پایه مواد نیز در حال طراحی مجدد است. شرکت های مدار چاپی در حال مطالعه موادی با ثابت دی الکتریک به اندازه 3 هستند، زیرا مواد استاندارد برای PCB های کم سرعت معمولاً 3.5 تا 5.5 است. نوار فیبر شیشه‌ای محکم‌تر، مواد از دست دادن ضریب تلفات کمتر و مس با مشخصات کم نیز به انتخاب PCB پرسرعت برای سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌شوند و در نتیجه از هدر رفتن سیگنال و بهبود یکپارچگی سیگنال جلوگیری می‌کنند.

مشکل محافظ EMI
EMI، crosstalk و ظرفیت انگلی از مشکلات اصلی بردهای مدار هستند. برای مقابله با تداخل و EMI به دلیل فرکانس های آنالوگ و دیجیتال روی برد، جداسازی ردپاها اکیداً توصیه می شود. استفاده از بردهای چندلایه تطبیق پذیری بهتری را برای تعیین نحوه قرار دادن ردیابی های پرسرعت فراهم می کند تا مسیر سیگنال های برگشتی آنالوگ و دیجیتال از یکدیگر دور نگه داشته شوند و در عین حال مدارهای AC و DC از هم جدا باشند. افزودن محافظ و فیلتر هنگام قرار دادن قطعات نیز باید میزان EMI طبیعی روی PCB را کاهش دهد.

به منظور اطمینان از عدم وجود نقص و اتصال کوتاه جدی یا مدار باز روی سطح مسی، از سیستم پیشرفته بازرسی نوری خودکار (AIO) با عملکردهای بالاتر و مترولوژی دو بعدی برای بررسی ردیابی هادی و اندازه گیری آنها استفاده می شود. این فناوری‌ها به تولیدکنندگان PCB کمک می‌کنند تا به دنبال خطرات احتمالی تخریب سیگنال باشند.

چالش های مدیریت حرارتی
سرعت سیگنال بالاتر باعث می شود جریان عبوری از PCB گرمای بیشتری تولید کند. مواد PCB برای مواد دی‌الکتریک و لایه‌های زیرلایه اصلی باید به اندازه کافی سرعت‌های بالای مورد نیاز فناوری 5G را کنترل کنند. در صورت ناکافی بودن مواد، ممکن است آثار مس، پوسته شدن، انقباض و تاب برداشتن ایجاد شود، زیرا این مشکلات باعث خراب شدن PCB می شود.

برای مقابله با این دماهای بالاتر، تولیدکنندگان باید بر انتخاب موادی تمرکز کنند که به مسائل مربوط به هدایت حرارتی و ضریب حرارتی می پردازد. موادی با رسانایی حرارتی بالاتر، انتقال حرارت عالی و ثابت دی الکتریک ثابت باید برای ساخت یک PCB خوب استفاده شود تا تمام ویژگی های 5G مورد نیاز برای این برنامه را فراهم کند.