Hva betyr dette for høyhastighets PCB-industrien?
Først av alt, ved design og konstruksjon av PCB-stabler, må materialaspekter prioriteres. 5G PCB må oppfylle alle spesifikasjoner når de bærer og mottar signaloverføring, gir elektriske tilkoblinger og gir kontroll for spesifikke funksjoner. I tillegg må PCB-designutfordringer tas opp, som å opprettholde signalintegritet ved høyere hastigheter, termisk styring og hvordan man kan forhindre elektromagnetisk interferens (EMI) mellom data og kort.
Design for blandet signalmottakende kretskort
I dag har de fleste systemer å gjøre med 4G og 3G PCB. Dette betyr at komponentens sende- og mottaksfrekvensområde er 600 MHz til 5,925 GHz, og båndbreddekanalen er 20 MHz, eller 200 kHz for IoT-systemer. Når du designer PCB-er for 5G-nettverkssystemer, vil disse komponentene kreve millimeterbølgefrekvenser på 28 GHz, 30 GHz eller til og med 77 GHz, avhengig av applikasjonen. For båndbreddekanaler vil 5G-systemer behandle 100MHz under 6GHz og 400MHz over 6GHz.
Disse høyere hastighetene og høyere frekvensene vil kreve bruk av egnede materialer i PCB-en for samtidig å fange opp og overføre lavere og høyere signaler uten signaltap og EMI. Et annet problem er at enhetene blir lettere, mer bærbare og mindre. På grunn av strenge vekt-, størrelses- og plassbegrensninger, må PCB-materialer være fleksible og lette for å romme alle mikroelektroniske enheter på kretskortet.
For PCB kobberspor må tynnere spor og strengere impedanskontroll følges. Den tradisjonelle subtraktive etseprosessen som brukes for 3G og 4G høyhastighets PCB kan byttes til en modifisert semi-additiv prosess. Disse forbedrede semi-additive prosessene vil gi mer presise spor og rettere vegger.
Materialbasen redesignes også. Trykte kretskortselskaper studerer materialer med en dielektrisk konstant så lav som 3, fordi standardmaterialer for lavhastighets PCB vanligvis er 3,5 til 5,5. Strammere glassfiberfletting, materiale med lavere tapsfaktor og lavprofilkobber vil også bli valget av høyhastighets PCB for digitale signaler, og forhindrer dermed signaltap og forbedrer signalintegriteten.
EMI-skjermingsproblem
EMI, krysstale og parasittisk kapasitans er hovedproblemene til kretskort. For å håndtere crosstalk og EMI på grunn av de analoge og digitale frekvensene på brettet, anbefales det sterkt å skille sporene. Bruken av flerlagskort vil gi bedre allsidighet for å bestemme hvordan høyhastighetsspor skal plasseres slik at banene til analoge og digitale retursignaler holdes unna hverandre, samtidig som AC- og DC-kretsene holdes atskilt. Å legge til skjerming og filtrering ved plassering av komponenter bør også redusere mengden naturlig EMI på PCB.
For å sikre at det ikke er defekter og alvorlige kortslutninger eller åpne kretser på kobberoverflaten, vil et avansert automatisk optisk inspeksjonssystem (AIO) med høyere funksjoner og 2D-metrologi brukes til å kontrollere ledersporene og måle dem. Disse teknologiene vil hjelpe PCB-produsenter med å se etter mulige risikoer for signalforringelse.
Termiske styringsutfordringer
En høyere signalhastighet vil føre til at strømmen gjennom PCB genererer mer varme. PCB-materialer for dielektriske materialer og kjernesubstratlag må håndtere de høye hastighetene som kreves av 5G-teknologi. Hvis materialet er utilstrekkelig, kan det forårsake kobberspor, avskalling, krymping og vridning, fordi disse problemene vil føre til at PCB forringes.
For å takle disse høyere temperaturene, må produsentene fokusere på valg av materialer som adresserer termisk ledningsevne og termiske koeffisientproblemer. Materialer med høyere termisk ledningsevne, utmerket varmeoverføring og konsistent dielektrisk konstant må brukes for å lage et godt PCB for å gi alle 5G-funksjonene som kreves for denne applikasjonen.