Apa artinya ini bagi industri PCB berkecepatan tinggi?
Pertama-tama, dalam merancang dan membangun tumpukan PCB, aspek material harus diutamakan. PCB 5G harus memenuhi semua spesifikasi saat membawa dan menerima transmisi sinyal, menyediakan sambungan listrik, dan memberikan kontrol untuk fungsi tertentu. Selain itu, tantangan desain PCB perlu diatasi, seperti menjaga integritas sinyal pada kecepatan yang lebih tinggi, manajemen termal, dan cara mencegah interferensi elektromagnetik (EMI) antara data dan papan.
Desain papan sirkuit penerima sinyal campuran
Saat ini, sebagian besar sistem berurusan dengan PCB 4G dan 3G. Artinya, rentang frekuensi transmisi dan penerimaan komponen adalah 600 MHz hingga 5,925 GHz, dan saluran bandwidth adalah 20 MHz, atau 200 kHz untuk sistem IoT. Saat merancang PCB untuk sistem jaringan 5G, komponen ini memerlukan frekuensi gelombang milimeter 28 GHz, 30 GHz, atau bahkan 77 GHz, bergantung pada aplikasinya. Untuk saluran bandwidth, sistem 5G akan memproses 100MHz di bawah 6GHz dan 400MHz di atas 6GHz.
Kecepatan dan frekuensi yang lebih tinggi ini memerlukan penggunaan bahan yang sesuai pada PCB untuk secara bersamaan menangkap dan mengirimkan sinyal yang lebih rendah dan lebih tinggi tanpa kehilangan sinyal dan EMI. Masalah lainnya adalah perangkat akan menjadi lebih ringan, lebih portabel, dan lebih kecil. Karena keterbatasan berat, ukuran dan ruang, bahan PCB harus fleksibel dan ringan untuk mengakomodasi semua perangkat mikroelektronik di papan sirkuit.
Untuk jejak tembaga PCB, jejak yang lebih tipis dan kontrol impedansi yang lebih ketat harus diikuti. Proses etsa subtraktif tradisional yang digunakan untuk PCB berkecepatan tinggi 3G dan 4G dapat dialihkan ke proses semi-aditif yang dimodifikasi. Proses semi-aditif yang ditingkatkan ini akan memberikan jejak yang lebih presisi dan dinding yang lebih lurus.
Basis material juga sedang didesain ulang. Perusahaan papan sirkuit cetak sedang mempelajari material dengan konstanta dielektrik serendah 3, karena material standar untuk PCB berkecepatan rendah biasanya 3,5 hingga 5,5. Jalinan serat kaca yang lebih rapat, material kehilangan faktor kehilangan yang lebih rendah, dan tembaga profil rendah juga akan menjadi pilihan PCB berkecepatan tinggi untuk sinyal digital, sehingga mencegah kehilangan sinyal dan meningkatkan integritas sinyal.
Masalah pelindung EMI
EMI, crosstalk, dan kapasitansi parasit adalah masalah utama papan sirkuit. Untuk menangani crosstalk dan EMI karena frekuensi analog dan digital di papan, sangat disarankan untuk memisahkan jejaknya. Penggunaan papan multilayer akan memberikan fleksibilitas yang lebih baik untuk menentukan cara menempatkan jejak kecepatan tinggi sehingga jalur sinyal balik analog dan digital dijauhkan satu sama lain, sekaligus menjaga sirkuit AC dan DC tetap terpisah. Menambahkan pelindung dan penyaringan saat menempatkan komponen juga harus mengurangi jumlah EMI alami pada PCB.
Untuk memastikan bahwa tidak ada cacat dan korsleting serius atau sirkuit terbuka pada permukaan tembaga, sistem inspeksi optik otomatis (AIO) canggih dengan fungsi lebih tinggi dan metrologi 2D akan digunakan untuk memeriksa jejak konduktor dan mengukurnya. Teknologi ini akan membantu produsen PCB mencari kemungkinan risiko penurunan sinyal.
Tantangan manajemen termal
Kecepatan sinyal yang lebih tinggi akan menyebabkan arus yang melalui PCB menghasilkan lebih banyak panas. Bahan PCB untuk bahan dielektrik dan lapisan substrat inti harus mampu menangani kecepatan tinggi yang dibutuhkan oleh teknologi 5G secara memadai. Jika bahannya tidak mencukupi, dapat menyebabkan bekas tembaga, terkelupas, menyusut dan melengkung, karena masalah ini akan menyebabkan kerusakan pada PCB.
Untuk mengatasi suhu yang lebih tinggi ini, produsen harus fokus pada pilihan bahan yang mengatasi masalah konduktivitas termal dan koefisien termal. Bahan dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi, perpindahan panas yang sangat baik, dan konstanta dielektrik yang konsisten harus digunakan untuk membuat PCB yang baik guna menyediakan semua fitur 5G yang diperlukan untuk aplikasi ini.