Qu'est-ce que cela signifie pour l'industrie des PCB à grande vitesse ?
Tout d’abord, lors de la conception et de la construction d’empilements de PCB, les aspects matériels doivent être priorisés. Les PCB 5G doivent répondre à toutes les spécifications lorsqu’ils transportent et reçoivent la transmission de signaux, fournissent des connexions électriques et assurent le contrôle de fonctions spécifiques. En outre, les défis de conception des PCB devront être relevés, tels que le maintien de l'intégrité du signal à des vitesses plus élevées, la gestion thermique et la manière de prévenir les interférences électromagnétiques (EMI) entre les données et les cartes.

Conception de circuits imprimés de réception de signaux mixtes
Aujourd’hui, la plupart des systèmes utilisent des PCB 4G et 3G. Cela signifie que la plage de fréquences d'émission et de réception du composant est de 600 MHz à 5,925 GHz et que le canal de bande passante est de 20 MHz, ou 200 kHz pour les systèmes IoT. Lors de la conception de PCB pour les systèmes de réseau 5G, ces composants nécessiteront des fréquences d'ondes millimétriques de 28 GHz, 30 GHz ou même 77 GHz, selon l'application. Pour les canaux à bande passante, les systèmes 5G traiteront 100 MHz en dessous de 6 GHz et 400 MHz au-dessus de 6 GHz.

Ces vitesses et fréquences plus élevées nécessiteront l'utilisation de matériaux appropriés dans le PCB pour capturer et transmettre simultanément des signaux de plus en plus faibles sans perte de signal ni EMI. Un autre problème est que les appareils deviendront plus légers, plus portables et plus petits. En raison de contraintes strictes de poids, de taille et d'espace, les matériaux des PCB doivent être flexibles et légers pour accueillir tous les dispositifs microélectroniques sur le circuit imprimé.

Pour les traces de cuivre PCB, des traces plus fines et un contrôle d'impédance plus strict doivent être suivis. Le processus de gravure soustractive traditionnel utilisé pour les PCB haute vitesse 3G et 4G peut être remplacé par un processus semi-additif modifié. Ces procédés semi-additifs améliorés fourniront des traces plus précises et des parois plus droites.

La base matérielle est également repensée. Les fabricants de cartes de circuits imprimés étudient les matériaux dont la constante diélectrique est aussi basse que 3, car les matériaux standard pour les PCB à basse vitesse sont généralement compris entre 3,5 et 5,5. Une tresse en fibre de verre plus serrée, un matériau de perte de facteur de perte plus faible et un cuivre à profil bas deviendront également le choix du PCB haute vitesse pour les signaux numériques, empêchant ainsi la perte de signal et améliorant l'intégrité du signal.

Problème de blindage EMI
Les EMI, la diaphonie et la capacité parasite sont les principaux problèmes des circuits imprimés. Afin de gérer la diaphonie et les EMI dues aux fréquences analogiques et numériques sur la carte, il est fortement recommandé de séparer les traces. L'utilisation de cartes multicouches offrira une meilleure polyvalence pour déterminer comment placer les traces à grande vitesse de manière à ce que les chemins des signaux de retour analogiques et numériques soient éloignés les uns des autres, tout en gardant les circuits AC et DC séparés. L'ajout d'un blindage et d'un filtrage lors du placement des composants devrait également réduire la quantité d'interférences électromagnétiques naturelles sur le PCB.

Afin de garantir qu'il n'y a pas de défauts et de courts-circuits graves ou de circuits ouverts sur la surface du cuivre, un système d'inspection optique automatique avancé (AIO) doté de fonctions supérieures et d'une métrologie 2D sera utilisé pour vérifier les traces de conducteurs et les mesurer. Ces technologies aideront les fabricants de PCB à rechercher d’éventuels risques de dégradation du signal.

Les défis de la gestion thermique
Une vitesse de signal plus élevée entraînera la génération de plus de chaleur par le courant traversant le PCB. Les matériaux PCB pour les matériaux diélectriques et les couches de substrat centrales devront gérer de manière adéquate les vitesses élevées requises par la technologie 5G. Si le matériau est insuffisant, cela peut provoquer des traces de cuivre, un pelage, un retrait et une déformation, car ces problèmes entraîneront une détérioration du PCB.

Afin de faire face à ces températures plus élevées, les fabricants devront se concentrer sur le choix de matériaux répondant aux problèmes de conductivité thermique et de coefficient thermique. Des matériaux ayant une conductivité thermique plus élevée, un excellent transfert de chaleur et une constante diélectrique constante doivent être utilisés pour fabriquer un bon PCB afin de fournir toutes les fonctionnalités 5G requises pour cette application.