Mit jelent ez a nagy sebességű PCB-ipar számára?
Mindenekelőtt a NYÁK-veremek tervezésénél és építésénél az anyagi szempontokat kell előtérbe helyezni. Az 5G PCB-knek meg kell felelniük minden előírásnak, amikor jelátvitelt hordoznak és fogadnak, elektromos csatlakozásokat biztosítanak, és bizonyos funkciókat vezérelnek. Ezenkívül foglalkozni kell a nyomtatott áramköri lapok tervezésével kapcsolatos kihívásokkal is, mint például a jelintegritás fenntartása nagyobb sebességeknél, a hőkezelés, valamint az adatok és a kártyák közötti elektromágneses interferencia (EMI) megakadályozása.

Vegyes jel fogadó áramköri kártya kialakítása
Ma a legtöbb rendszer 4G és 3G PCB-kkel foglalkozik. Ez azt jelenti, hogy a komponens adási és vételi frekvenciatartománya 600 MHz-től 5,925 GHz-ig terjed, a sávszélességű csatorna pedig 20 MHz, IoT-rendszerek esetén pedig 200 kHz. Az 5G hálózati rendszerekhez való nyomtatott áramköri lapok tervezésekor ezeknek az alkatrészeknek az alkalmazástól függően 28 GHz-es, 30 GHz-es vagy akár 77 GHz-es milliméteres hullámfrekvenciára lesz szükségük. A sávszélességű csatornák esetében az 5G rendszerek 6 GHz alatt 100 MHz-et, 6 GHz felett pedig 400 MHz-et dolgoznak fel.

Ezekhez a nagyobb sebességekhez és magasabb frekvenciákhoz megfelelő anyagokat kell használni a PCB-ben, hogy egyidejűleg rögzítsék és továbbítsák az egyre magasabb jeleket jelvesztés és EMI nélkül. További probléma, hogy az eszközök könnyebbek, hordozhatóbbak és kisebbek lesznek. A szigorú súly-, méret- és helykorlátok miatt a PCB-anyagoknak rugalmasnak és könnyűnek kell lenniük ahhoz, hogy az összes mikroelektronikai eszközt elhelyezzék az áramköri lapon.

A PCB réznyomoknál vékonyabb nyomokat és szigorúbb impedanciaszabályozást kell követni. A 3G és 4G nagysebességű nyomtatott áramköri lapokhoz használt hagyományos szubtraktív maratási eljárást át lehet váltani egy módosított félig additív eljárásra. Ezek a továbbfejlesztett féladalékos eljárások pontosabb nyomvonalakat és egyenesebb falakat biztosítanak.

Az anyagi alapot is átalakítják. A nyomtatott áramköri lapokat gyártó cégek olyan anyagokat tanulmányoznak, amelyek dielektromos állandója akár 3 is, mivel a kis sebességű PCB-k szabványos anyagai általában 3,5–5,5. A szorosabb üvegszálas fonat, az alacsonyabb veszteségtényezős veszteségi anyag és az alacsony profilú réz szintén a digitális jelek nagysebességű PCB-je lesz, ezáltal megelőzhető a jelvesztés és javítva a jel integritását.

EMI árnyékolás probléma
Az EMI, az áthallás és a parazita kapacitás az áramköri lapok fő problémája. Az analóg és digitális frekvenciák miatti áthallás és EMI kezelése érdekében erősen ajánlott a nyomvonalak elkülönítése. A többrétegű kártyák használata sokoldalúbb lehetőséget biztosít a nagysebességű nyomvonalak elhelyezésének meghatározására úgy, hogy az analóg és digitális visszatérő jelek útjai távol maradjanak egymástól, miközben az AC és DC áramkörök külön maradnak. Árnyékolás és szűrés hozzáadása az alkatrészek elhelyezésekor szintén csökkenti a természetes EMI mennyiségét a PCB-n.

Annak érdekében, hogy a rézfelületen ne legyenek meghibásodások, súlyos rövidzárlatok vagy szakadások, a vezetőnyomok ellenőrzésére és mérésére egy magasabb funkciókkal és 2D metrológiával rendelkező, fejlett automatikus optikai ellenőrző rendszer (AIO) szolgál. Ezek a technológiák segítenek a NYÁK-gyártóknak felderíteni a lehetséges jelromlási kockázatokat.

Hőgazdálkodási kihívások
A nagyobb jelsebesség miatt a PCB-n áthaladó áram több hőt termel. A dielektromos anyagokhoz és a maghordozó rétegekhez használt PCB-anyagoknak megfelelően kezelniük kell az 5G technológia által megkövetelt nagy sebességeket. Ha az anyag nem elegendő, az réznyomokat, hámlást, zsugorodást és vetemedést okozhat, mivel ezek a problémák a PCB károsodását okozzák.

Annak érdekében, hogy megbirkózzanak ezekkel a magasabb hőmérsékletekkel, a gyártóknak olyan anyagok kiválasztására kell összpontosítaniuk, amelyek foglalkoznak a hővezető képességgel és a hőtényezőkkel. Nagyobb hővezető képességű, kiváló hőátadású és állandó dielektromos állandóval rendelkező anyagokat kell használni egy jó nyomtatott áramköri lap elkészítéséhez, amely biztosítja az ehhez az alkalmazáshoz szükséges összes 5G funkciót.