Što to znači za PCB industriju velike brzine?
Prije svega, pri projektiranju i izradi PCB skupova, materijalni aspekti moraju biti prioritet. 5G tiskane ploče moraju ispunjavati sve specifikacije kada prenose i primaju prijenos signala, osiguravaju električne veze i osiguravaju kontrolu za određene funkcije. Osim toga, trebat će se pozabaviti izazovima dizajna PCB-a, kao što je održavanje integriteta signala pri većim brzinama, upravljanje toplinom i kako spriječiti elektromagnetske smetnje (EMI) između podataka i ploča.

Dizajn ploče za primanje mješovitog signala
Danas se većina sustava bavi 4G i 3G tiskanim pločama. To znači da je frekvencijski raspon odašiljanja i primanja komponente od 600 MHz do 5,925 GHz, a propusni kanal 20 MHz, odnosno 200 kHz za IoT sustave. Prilikom projektiranja tiskanih ploča za 5G mrežne sustave, ove će komponente zahtijevati milimetarske valne frekvencije od 28 GHz, 30 GHz ili čak 77 GHz, ovisno o primjeni. Za kanale propusnosti, 5G sustavi će obraditi 100MHz ispod 6GHz i 400MHz iznad 6GHz.

Ove veće brzine i veće frekvencije zahtijevat će upotrebu prikladnih materijala u PCB-u za istovremeno hvatanje i prijenos sve viših i viših signala bez gubitka signala i EMI-ja. Drugi problem je što će uređaji postati lakši, prenosiviji i manji. Zbog strogih ograničenja težine, veličine i prostora, PCB materijali moraju biti fleksibilni i lagani kako bi se smjestili svi mikroelektronički uređaji na tiskanoj ploči.

Za bakrene tragove PCB-a moraju se slijediti tanji tragovi i stroža kontrola impedancije. Tradicionalni postupak subtraktivnog jetkanja koji se koristi za PCB-ove velike brzine 3G i 4G može se prebaciti na modificirani poluaditivni postupak. Ovi poboljšani poluaditivni procesi osigurat će preciznije tragove i ravnije zidove.

U tijeku je i redizajniranje materijalne baze. Tvrtke za tiskane ploče proučavaju materijale s dielektričnom konstantom niskom od 3, jer su standardni materijali za PCB-e male brzine obično 3,5 do 5,5. Čvršća pletenica od staklenih vlakana, materijal s manjim faktorom gubitka i niskoprofilni bakar također će postati izbor PCB-a velike brzine za digitalne signale, čime se sprječava gubitak signala i poboljšava integritet signala.

Problem EMI zaštite
EMI, preslušavanje i parazitni kapacitet glavni su problemi tiskanih ploča. Kako bi se riješili preslušavanja i EMI zbog analognih i digitalnih frekvencija na ploči, preporučuje se odvajanje tragova. Korištenje višeslojnih ploča omogućit će bolju svestranost u određivanju načina postavljanja tragova velike brzine tako da staze analognih i digitalnih povratnih signala budu udaljene jedna od druge, dok AC i DC krugovi ostanu odvojeni. Dodavanje zaštite i filtriranja prilikom postavljanja komponenti također bi trebalo smanjiti količinu prirodnog EMI-ja na PCB-u.

Kako bi se osiguralo da na površini bakra nema nedostataka i ozbiljnih kratkih spojeva ili otvorenih strujnih krugova, koristit će se napredni sustav automatskog optičkog pregleda (AIO) s višim funkcijama i 2D mjeriteljstvom za provjeru tragova vodiča i njihovo mjerenje. Te će tehnologije pomoći proizvođačima PCB-a u potrazi za mogućim rizicima degradacije signala.

Izazovi upravljanja toplinom
Veća brzina signala će uzrokovati da struja kroz PCB generira više topline. PCB materijali za dielektrične materijale i slojeve supstrata jezgre morat će se adekvatno nositi s velikim brzinama koje zahtijeva 5G tehnologija. Ako je materijal nedostatan, može uzrokovati tragove bakra, ljuštenje, skupljanje i savijanje jer će ovi problemi uzrokovati propadanje PCB-a.

Kako bi se nosili s tim višim temperaturama, proizvođači će se morati usredotočiti na izbor materijala koji rješavaju pitanja toplinske vodljivosti i toplinskog koeficijenta. Materijali s većom toplinskom vodljivošću, izvrsnim prijenosom topline i dosljednom dielektričnom konstantom moraju se koristiti za izradu dobrog PCB-a za pružanje svih 5G značajki potrebnih za ovu primjenu.