Mitä tämä tarkoittaa suurten nopeuksien piirilevyteollisuudelle?
Ensinnäkin piirilevypinoja suunniteltaessa ja rakennettaessa materiaaliset näkökohdat on asetettava etusijalle. 5G-piirilevyjen on täytettävä kaikki vaatimukset, kun ne kuljettavat ja vastaanottavat signaalin lähetystä, tarjoavat sähköliitäntöjä ja ohjaavat tiettyjä toimintoja. Lisäksi on otettava huomioon piirilevyjen suunnittelun haasteet, kuten signaalin eheyden säilyttäminen suuremmilla nopeuksilla, lämmönhallinta ja sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) estäminen tietojen ja korttien välillä.

Sekoitettu signaalin vastaanottava piirilevy
Nykyään useimmat järjestelmät käsittelevät 4G- ja 3G-piirilevyjä. Tämä tarkoittaa, että komponentin lähetys- ja vastaanottotaajuusalue on 600 MHz - 5,925 GHz ja kaistanleveyskanava on 20 MHz tai IoT-järjestelmissä 200 kHz. Suunniteltaessa piirilevyjä 5G-verkkojärjestelmiin nämä komponentit vaativat millimetriaaltotaajuuksia 28 GHz, 30 GHz tai jopa 77 GHz sovelluksesta riippuen. Kaistanleveyskanavien osalta 5G-järjestelmät käsittelevät 100 MHz alle 6 GHz ja 400 MHz yli 6 GHz.

Nämä suuremmat nopeudet ja korkeammat taajuudet edellyttävät sopivien materiaalien käyttöä piirilevyssä, jotta voidaan siepata ja lähettää samanaikaisesti pienempiä ja korkeampia signaaleja ilman signaalihäviötä ja EMI:tä. Toinen ongelma on, että laitteista tulee kevyempiä, kannettavampia ja pienempiä. Tiukkojen paino-, koko- ja tilarajoitusten vuoksi PCB-materiaalien on oltava joustavia ja kevyitä, jotta ne mahtuvat kaikkiin piirilevyn mikroelektronisiin laitteisiin.

PCB-kuparijälkien osalta on noudatettava ohuempia jälkiä ja tiukempaa impedanssin valvontaa. Nopeissa 3G- ja 4G-piirilevyissä käytetty perinteinen subtrektiivinen etsausprosessi voidaan vaihtaa modifioituun puoliadditiiviseen prosessiin. Nämä parannetut puoliadditiiviset prosessit tarjoavat tarkemmat jäljet ​​ja suoremmat seinät.

Myös materiaalipohjaa suunnitellaan uudelleen. Piirilevyyritykset tutkivat materiaaleja, joiden dielektrisyysvakio on niinkin alhainen kuin 3, koska hitaiden piirilevyjen standardimateriaalit ovat yleensä 3,5-5,5. Tiukempi lasikuitupunos, pienempi häviökerroin häviömateriaali ja matalaprofiilinen kupari ovat myös valinta nopean piirilevyn valintaan digitaalisille signaaleille, mikä estää signaalin katoamisen ja parantaa signaalin eheyttä.

EMI-suojausongelma
EMI, ylikuuluminen ja loiskapasitanssi ovat piirilevyjen pääongelmat. Korvauksen analogisista ja digitaalisista taajuuksista johtuvien ylikuulumisen ja EMI:n käsittelemiseksi on erittäin suositeltavaa erottaa jäljet. Monikerroksisten levyjen käyttö tarjoaa paremman monipuolisuuden määritettäessä, kuinka nopeita jälkiä sijoitetaan niin, että analogisten ja digitaalisten paluusignaalien reitit pidetään poissa toisistaan, samalla kun AC- ja DC-piirit pidetään erillään. Suojauksen ja suodatuksen lisäämisen komponentteja sijoitettaessa pitäisi myös vähentää luonnollisen EMI:n määrää piirilevyssä.

Jotta kuparipinnassa ei ole vikoja ja vakavia oikosulkuja tai avointa virtapiiriä, johdinjälkien tarkistamiseen ja mittaamiseen käytetään kehittynyttä automaattista optista tarkastusjärjestelmää (AIO), jossa on korkeammat toiminnot ja 2D-metrologia. Nämä tekniikat auttavat piirilevyjen valmistajia etsimään mahdollisia signaalin heikkenemisriskejä.

Lämmönhallinnan haasteita
Suurempi signaalinopeus saa piirilevyn läpi kulkevan virran tuottamaan enemmän lämpöä. Dielektristen materiaalien piirilevymateriaalien ja ydinsubstraattikerrosten on kestettävä riittävästi 5G-tekniikan edellyttämiä suuria nopeuksia. Jos materiaali on riittämätön, se voi aiheuttaa kuparijälkiä, kuoriutumista, kutistumista ja vääntymistä, koska nämä ongelmat aiheuttavat piirilevyn huonontumista.

Selviytyäkseen näistä korkeammista lämpötiloista valmistajien on keskityttävä materiaalien valintaan, joka käsittelee lämmönjohtavuutta ja lämpökerrointa koskevia kysymyksiä. Materiaaleja, joilla on korkeampi lämmönjohtavuus, erinomainen lämmönsiirto ja tasainen dielektrisyysvakio, on käytettävä hyvän piirilevyn valmistamiseksi, jotta se tarjoaa kaikki tämän sovelluksen edellyttämät 5G-ominaisuudet.