Apakah maksudnya untuk industri PCB berkelajuan tinggi?
Pertama sekali, apabila mereka bentuk dan membina susunan PCB, aspek bahan mesti diprioritaskan. PCB 5G mesti memenuhi semua spesifikasi apabila membawa dan menerima penghantaran isyarat, menyediakan sambungan elektrik, dan menyediakan kawalan untuk fungsi tertentu. Di samping itu, cabaran reka bentuk PCB perlu ditangani, seperti mengekalkan integriti isyarat pada kelajuan yang lebih tinggi, pengurusan terma, dan bagaimana untuk mencegah gangguan elektromagnet (EMI) antara data dan papan.
Reka Bentuk Litar Menerima Isyarat Campuran
Hari ini, kebanyakan sistem berurusan dengan PCB 4G dan 3G. Ini bermakna komponen menghantar dan menerima julat frekuensi adalah 600 MHz hingga 5.925 GHz, dan saluran bandwidth adalah 20 MHz, atau 200 kHz untuk sistem IoT. Apabila mereka bentuk PCB untuk sistem rangkaian 5G, komponen ini memerlukan frekuensi gelombang milimeter sebanyak 28 GHz, 30 GHz atau 77 GHz, bergantung kepada aplikasi. Untuk saluran jalur lebar, sistem 5G akan memproses 100MHz di bawah 6GHz dan 400MHz di atas 6GHz.
Kelajuan yang lebih tinggi dan frekuensi yang lebih tinggi akan memerlukan penggunaan bahan yang sesuai di PCB untuk menangkap dan menghantar isyarat yang lebih rendah dan lebih tinggi secara serentak tanpa kehilangan isyarat dan EMI. Satu lagi masalah ialah peranti akan menjadi lebih ringan, lebih mudah alih, dan lebih kecil. Oleh kerana berat, saiz dan kekangan ruang yang ketat, bahan PCB mestilah fleksibel dan ringan untuk menampung semua peranti mikroelektronik di papan litar.
Untuk jejak tembaga PCB, jejak yang lebih nipis dan kawalan impedans yang lebih ketat mesti diikuti. Proses etsa subtractive tradisional yang digunakan untuk PCB berkelajuan tinggi 3G dan 4G boleh dihidupkan ke proses separuh tambahan yang diubah suai. Proses separuh tambahan ini akan memberikan kesan yang lebih tepat dan dinding yang lebih tegas.
Pangkalan bahan juga direka bentuk semula. Syarikat-syarikat papan litar bercetak sedang mengkaji bahan dengan pemalar dielektrik serendah 3, kerana bahan standard untuk PCB berkelajuan rendah biasanya 3.5 hingga 5.5. Bahan gentian kaca yang lebih ketat, bahan kehilangan faktor kehilangan yang lebih rendah dan tembaga profil rendah juga akan menjadi pilihan PCB berkelajuan tinggi untuk isyarat digital, dengan itu menghalang kehilangan isyarat dan meningkatkan integriti isyarat.
Masalah melindungi EMI
EMI, crosstalk dan kapasitans parasit adalah masalah utama papan litar. Untuk menangani crosstalk dan EMI kerana frekuensi analog dan digital di papan, sangat disyorkan untuk memisahkan jejak. Penggunaan papan multilayer akan memberikan fleksibiliti yang lebih baik untuk menentukan cara meletakkan jejak berkelajuan tinggi supaya laluan isyarat pulangan analog dan digital disimpan dari satu sama lain, sambil mengekalkan litar AC dan DC yang terpisah. Menambah perisai dan penapisan apabila meletakkan komponen juga harus mengurangkan jumlah EMI semulajadi pada PCB.
Untuk memastikan tiada kecacatan dan litar pintas yang serius atau litar terbuka pada permukaan tembaga, sistem pemeriksaan optik automatik lanjutan (AIO) dengan fungsi yang lebih tinggi dan metrologi 2D akan digunakan untuk memeriksa jejak konduktor dan mengukurnya. Teknologi ini akan membantu pengeluar PCB mencari kemungkinan risiko degradasi isyarat.
Cabaran Pengurusan Thermal
Kelajuan isyarat yang lebih tinggi akan menyebabkan arus melalui PCB menjana lebih banyak haba. Bahan PCB untuk bahan dielektrik dan lapisan substrat teras perlu mengendalikan kelajuan tinggi yang diperlukan oleh teknologi 5G. Sekiranya bahan tidak mencukupi, ia boleh menyebabkan kesan tembaga, mengelupas, mengecut dan melengkung, kerana masalah ini akan menyebabkan PCB merosot.
Untuk mengatasi suhu yang lebih tinggi ini, pengeluar perlu memberi tumpuan kepada pilihan bahan yang menangani konduktiviti terma dan isu pekali terma. Bahan dengan kekonduksian terma yang lebih tinggi, pemindahan haba yang sangat baik, dan pemalar dielektrik yang konsisten mesti digunakan untuk membuat PCB yang baik untuk menyediakan semua ciri 5G yang diperlukan untuk aplikasi ini.