Ko tas nozīmē ātrgaitas PCB nozarei?
Pirmkārt, projektējot un būvējot PCB skursteņus, par prioritāti ir jāizvirza materiālie aspekti. 5G PCB ir jāatbilst visām specifikācijām, nesot un saņemot signālu pārraidi, nodrošinot elektriskos savienojumus un nodrošinot konkrētu funkciju vadību. Turklāt būs jārisina PCB projektēšanas problēmas, piemēram, signāla integritātes saglabāšana pie lielāka ātruma, siltuma pārvaldība un elektromagnētisko traucējumu (EMI) novēršana starp datiem un platēm.
Jaukta signāla uztveršanas shēmas plates dizains
Mūsdienās lielākā daļa sistēmu nodarbojas ar 4G un 3G PCB. Tas nozīmē, ka komponenta pārraides un saņemšanas frekvenču diapazons ir no 600 MHz līdz 5,925 GHz, bet joslas platuma kanāls ir 20 MHz vai 200 kHz IoT sistēmām. Izstrādājot PCB 5G tīkla sistēmām, šiem komponentiem būs nepieciešamas milimetru viļņu frekvences 28 GHz, 30 GHz vai pat 77 GHz atkarībā no lietojuma. Joslas platuma kanāliem 5G sistēmas apstrādās 100MHz zem 6GHz un 400MHz virs 6GHz.
Šiem lielākiem ātrumiem un augstākām frekvencēm būs jāizmanto piemēroti materiāli PCB, lai vienlaikus uztvertu un pārraidītu zemākus un augstākus signālus bez signāla zuduma un EMI. Vēl viena problēma ir tā, ka ierīces kļūs vieglākas, pārnēsājamākas un mazākas. Stingru svara, izmēra un telpas ierobežojumu dēļ PCB materiāliem jābūt elastīgiem un viegliem, lai tie atbilstu visām shēmas plates mikroelektroniskajām ierīcēm.
PCB vara pēdām ir jāievēro plānākas pēdas un stingrāka pretestības kontrole. Tradicionālo subtraktīvās kodināšanas procesu, ko izmanto 3G un 4G ātrgaitas PCB, var pārslēgt uz modificētu daļēji aditīvu procesu. Šie uzlabotie daļēji piedevu procesi nodrošinās precīzākas pēdas un taisnākas sienas.
Tiek pārveidota arī materiālā bāze. Iespiedshēmu plates uzņēmumi pēta materiālus, kuru dielektriskā konstante ir pat 3, jo standarta materiāli zema ātruma PCB parasti ir no 3,5 līdz 5,5. Stingrāka stikla šķiedras pinums, zemāka zuduma koeficienta zudumu materiāls un zema profila varš arī kļūs par ātrgaitas PCB izvēli digitālajiem signāliem, tādējādi novēršot signāla zudumu un uzlabojot signāla integritāti.
EMI ekranēšanas problēma
EMI, šķērsruna un parazitārā kapacitāte ir galvenās shēmas plates problēmas. Lai tiktu galā ar šķērsrunu un EMI, ko rada paneļa analogās un digitālās frekvences, ir ļoti ieteicams atdalīt pēdas. Daudzslāņu paneļu izmantošana nodrošinās labāku daudzpusību, lai noteiktu, kā novietot ātrgaitas trases, lai analogo un digitālo atgriešanās signālu ceļi tiktu turēti viens no otra, vienlaikus saglabājot maiņstrāvas un līdzstrāvas ķēdes atsevišķi. Ekranēšanas un filtrēšanas pievienošana, ievietojot komponentus, arī samazina dabiskā EMI daudzumu uz PCB.
Lai nodrošinātu, ka uz vara virsmas nav defektu un nopietnu īssavienojumu vai atvērtu ķēžu, vadītāju pēdu pārbaudei un mērīšanai tiks izmantota uzlabota automātiskās optiskās pārbaudes sistēma (AIO) ar augstākām funkcijām un 2D metroloģiju. Šīs tehnoloģijas palīdzēs PCB ražotājiem meklēt iespējamos signāla degradācijas riskus.
Siltuma pārvaldības izaicinājumi
Lielāks signāla ātrums liks strāvai caur PCB radīt vairāk siltuma. PCB materiāliem, kas paredzēti dielektriskiem materiāliem un pamata substrāta slāņiem, būs pienācīgi jāpārvar 5G tehnoloģijai nepieciešamie lielie ātrumi. Ja materiāls ir nepietiekams, tas var izraisīt vara pēdas, lobīšanos, saraušanos un deformāciju, jo šīs problēmas izraisīs PCB pasliktināšanos.
Lai tiktu galā ar šīm augstākajām temperatūrām, ražotājiem būs jākoncentrējas uz tādu materiālu izvēli, kas risina siltuma vadītspējas un siltuma koeficienta problēmas. Lai izveidotu labu PCB, lai nodrošinātu visas šim lietojumam nepieciešamās 5G funkcijas, ir jāizmanto materiāli ar augstāku siltumvadītspēju, izcilu siltuma pārnesi un nemainīgu dielektrisko konstanti.