Cosa significa questo per l'industria PCB ad alta velocità?
Prima di tutto, durante la progettazione e la costruzione di pile PCB, gli aspetti materiali devono essere prioritari. I PCB 5G devono soddisfare tutte le specifiche quando si trasferiscono e ricevono la trasmissione del segnale, fornendo connessioni elettriche e fornendo controllo per funzioni specifiche. Inoltre, dovranno essere affrontate le sfide di progettazione del PCB, come mantenere l'integrità del segnale a velocità più elevate, una gestione termica e come prevenire l'interferenza elettromagnetica (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 la gamma di frequenza di trasmissione e ricezione del componente è da 600 MHz a 5,925 GHz e il canale della larghezza di banda è di 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 della larghezza di banda, i sistemi 5G elaboreranno 100 MHz al di sotto di 6GHz e 400 MHz sopra 6 GHz.
Queste velocità più elevate e frequenze più elevate richiederanno l'uso di materiali adeguati nel PCB per acquisire e trasmettere simultaneamente segnali più bassi e più alti senza perdita del segnale ed EMI. Un altro problema è che i dispositivi diventeranno più leggeri, più portatili e più piccoli. A causa del peso rigoroso, delle dimensioni e dei vincoli di spazio, i materiali PCB devono essere flessibili e leggeri per ospitare tutti i dispositivi microelettronici sul circuito.
Per le tracce di rame PCB, è necessario seguire tracce più sottili e controllo dell'impedenza più rigorosa. Il tradizionale processo di attacco sottrattivo utilizzato per PCB ad alta velocità 3G e 4G può essere commutato a un processo semi-additivo modificato. Questi processi semi-additivi migliorati forniranno tracce più precise e pareti più dritti.
Anche la base del materiale viene riprogettata. Le società di circuiti stampati stanno studiando materiali con una costante dielettrica a partire da 3, poiché i materiali standard per i PCB a bassa velocità sono generalmente da 3,5 a 5,5. Affinga di fibra di vetro più rigorosa, materiale di perdita di perdita inferiore e rame di basso profilo diventerà anche la scelta del PCB ad alta velocità per i segnali digitali, impedendo così la perdita del segnale e migliorando l'integrità del segnale.
Problema di schermatura EMI
La capacità EMI, crosstalk e parassita sono i principali problemi dei circuiti. Per far fronte a Crosstalk ed EMI a causa delle frequenze analogiche e digitali sul tabellone, si consiglia vivamente di separare le tracce. L'uso di schede multistrato fornirà una migliore versatilità per determinare come posizionare tracce ad alta velocità in modo che i percorsi dei segnali di restituzione analogici e digitali siano tenuti lontani l'uno dall'altro, mantenendo separati i circuiti AC e DC. L'aggiunta di schermatura e filtraggio quando si posiziona i componenti dovrebbe anche ridurre la quantità di EMI naturale sul PCB.
Al fine di garantire che non vi siano difetti e gravi cortocircuiti o circuiti aperti sulla superficie del rame, un sistema di ispezione ottica automatica avanzata (AIO) con funzioni più elevate e metrologia 2D verranno utilizzate per controllare le tracce del conduttore e misurarle. Queste tecnologie aiuteranno i produttori di PCB a cercare possibili rischi di degradazione del segnale.
Sfide di gestione termica
Una velocità del segnale più elevata farà generare la corrente attraverso il PCB. I materiali PCB per materiali dielettrici e strati di substrato core dovranno gestire adeguatamente le alte velocità richieste dalla tecnologia 5G. Se il materiale è insufficiente, può causare tracce di rame, peeling, restringimento e deformazione, perché questi problemi faranno deteriorare il PCB.
Al fine di far fronte a queste temperature più elevate, i produttori dovranno concentrarsi sulla scelta dei materiali che affrontano la conducibilità termica e i problemi del coefficiente termico. I materiali con conducibilità termica più elevata, un eccellente trasferimento di calore e costante dielettrica coerente devono essere utilizzati per creare un buon PCB per fornire tutte le funzionalità 5G richieste per questa applicazione.