Cosa significa questo per l’industria dei PCB ad alta velocità?
Prima di tutto, quando si progettano e costruiscono stack PCB, è necessario dare priorità agli aspetti materiali.I PCB 5G devono soddisfare tutte le specifiche durante il trasporto e la ricezione della trasmissione del segnale, fornendo collegamenti elettrici e fornendo controllo per funzioni specifiche.Inoltre, sarà necessario affrontare le sfide della progettazione PCB, come il mantenimento dell’integrità del segnale a velocità più elevate, la gestione termica e come prevenire le interferenze elettromagnetiche (EMI) tra dati e schede.

Design del circuito di ricezione del segnale misto
Oggi, la maggior parte dei sistemi ha a che fare con PCB 4G e 3G.Ciò significa che l'intervallo di frequenza di trasmissione e ricezione del componente è compreso tra 600 MHz e 5,925 GHz e il canale della larghezza di banda è 20 MHz o 200 kHz per i sistemi IoT.Quando si progettano PCB per sistemi di rete 5G, questi componenti richiederanno frequenze di onde millimetriche di 28 GHz, 30 GHz o addirittura 77 GHz, a seconda dell'applicazione.Per i canali con larghezza di banda, i sistemi 5G elaboreranno 100 MHz sotto 6 GHz e 400 MHz sopra 6 GHz.

Queste velocità e frequenze più elevate richiederanno l'uso di materiali adatti nel PCB per catturare e trasmettere simultaneamente segnali più bassi e più alti senza perdita di segnale ed EMI.Un altro problema è che i dispositivi diventeranno più leggeri, più portatili e più piccoli.A causa dei severi vincoli di peso, dimensioni e spazio, i materiali PCB devono essere flessibili e leggeri per accogliere tutti i dispositivi microelettronici sul circuito.

Per le tracce in rame del PCB, è necessario seguire tracce più sottili e un controllo dell'impedenza più rigoroso.Il tradizionale processo di attacco sottrattivo utilizzato per i PCB ad alta velocità 3G e 4G può essere convertito in un processo semi-additivo modificato.Questi processi semi-additivi migliorati forniranno tracce più precise e pareti più diritte.

Anche la base materiale è in fase di riprogettazione.Le aziende produttrici di circuiti stampati stanno studiando materiali con una costante dielettrica pari a 3, poiché i materiali standard per PCB a bassa velocità sono generalmente compresi tra 3,5 e 5,5.Anche la treccia in fibra di vetro più stretta, il materiale con fattore di perdita a basso fattore di perdita e il rame a basso profilo diventeranno la scelta del PCB ad alta velocità per i segnali digitali, prevenendo così la perdita di segnale e migliorando l'integrità del segnale.

Problema di schermatura EMI
EMI, diafonia e capacità parassita sono i principali problemi dei circuiti stampati.Per gestire la diafonia e le EMI dovute alle frequenze analogiche e digitali sulla scheda, si consiglia vivamente di separare le tracce.L'uso di schede multistrato fornirà una migliore versatilità per determinare come posizionare le tracce ad alta velocità in modo che i percorsi dei segnali di ritorno analogici e digitali siano tenuti lontani l'uno dall'altro, mantenendo separati i circuiti CA e CC.L'aggiunta di schermatura e filtraggio durante il posizionamento dei componenti dovrebbe anche ridurre la quantità di EMI naturali sul PCB.

Per garantire che non vi siano difetti e cortocircuiti gravi o circuiti aperti sulla superficie del rame, verrà utilizzato un avanzato sistema di ispezione ottica automatica (AIO) con funzioni superiori e metrologia 2D per controllare le tracce dei conduttori e misurarle.Queste tecnologie aiuteranno i produttori di PCB a individuare possibili rischi di degrado del segnale.

Sfide di gestione termica
Una velocità del segnale più elevata farà sì che la corrente attraverso il PCB generi più calore.I materiali PCB per i materiali dielettrici e gli strati del substrato centrale dovranno gestire adeguatamente le alte velocità richieste dalla tecnologia 5G.Se il materiale è insufficiente, potrebbero verificarsi tracce di rame, desquamazione, restringimento e deformazione, poiché questi problemi causeranno il deterioramento del PCB.

Per far fronte a queste temperature più elevate, i produttori dovranno concentrarsi sulla scelta di materiali che risolvano i problemi di conduttività termica e coefficiente termico.Per realizzare un buon PCB in grado di fornire tutte le funzionalità 5G richieste per questa applicazione, è necessario utilizzare materiali con conduttività termica più elevata, eccellente trasferimento di calore e costante dielettrica costante.