Co to oznacza dla branży szybkich PCB?
Przede wszystkim podczas projektowania i konstruowania stosów PCB należy priorytetowo potraktować aspekty materiałowe. Płytki drukowane 5G muszą spełniać wszystkie specyfikacje podczas przesyłania i odbierania transmisji sygnału, zapewniania połączeń elektrycznych i zapewniania kontroli określonych funkcji. Ponadto należy stawić czoła wyzwaniom związanym z projektowaniem płytek PCB, takim jak utrzymanie integralności sygnału przy wyższych prędkościach, zarządzanie temperaturą oraz sposoby zapobiegania zakłóceniom elektromagnetycznym (EMI) między danymi a płytkami.

Projekt płytki drukowanej odbierającej sygnał mieszany
Obecnie większość systemów obsługuje płytki drukowane 4G i 3G. Oznacza to, że zakres częstotliwości nadawania i odbioru komponentu wynosi od 600 MHz do 5,925 GHz, a szerokość kanału wynosi 20 MHz lub 200 kHz w przypadku systemów IoT. Projektując płytki PCB dla systemów sieci 5G, komponenty te będą wymagały częstotliwości fal milimetrowych 28 GHz, 30 GHz lub nawet 77 GHz, w zależności od zastosowania. W przypadku kanałów przepustowych systemy 5G będą przetwarzać 100 MHz poniżej 6 GHz i 400 MHz powyżej 6 GHz.

Te wyższe prędkości i wyższe częstotliwości będą wymagały użycia odpowiednich materiałów na płytce drukowanej, aby jednocześnie przechwytywać i przesyłać coraz niższe sygnały bez utraty sygnału i zakłóceń elektromagnetycznych. Innym problemem jest to, że urządzenia staną się lżejsze, bardziej przenośne i mniejsze. Ze względu na ścisłe ograniczenia dotyczące masy, rozmiaru i przestrzeni, materiały PCB muszą być elastyczne i lekkie, aby pomieścić wszystkie urządzenia mikroelektroniczne na płytce drukowanej.

W przypadku ścieżek miedzianych na PCB należy przestrzegać cieńszych ścieżek i ściślejszej kontroli impedancji. Tradycyjny proces trawienia subtraktywnego stosowany w szybkich płytkach PCB 3G i 4G można zmienić na zmodyfikowany proces póładdytywny. Te ulepszone procesy póładdytywne zapewnią bardziej precyzyjne ścieżki i prostsze ściany.

Przeprojektowaniu podlega także baza materiałowa. Producenci płytek drukowanych badają materiały o stałej dielektrycznej tak niskiej jak 3, ponieważ standardowe materiały do ​​płytek drukowanych o niskiej prędkości wynoszą zwykle od 3,5 do 5,5. Ciaśniejszy oplot z włókna szklanego, materiał o niższym współczynniku strat i niskoprofilowa miedź również staną się wyborem szybkich płytek drukowanych dla sygnałów cyfrowych, zapobiegając w ten sposób utracie sygnału i poprawiając integralność sygnału.

Problem z ekranowaniem EMI
Głównymi problemami płytek drukowanych są zakłócenia elektromagnetyczne, przesłuchy i pojemność pasożytnicza. Aby uporać się z przesłuchami i zakłóceniami elektromagnetycznymi wynikającymi z częstotliwości analogowych i cyfrowych na płycie, zdecydowanie zaleca się oddzielenie ścieżek. Zastosowanie płytek wielowarstwowych zapewni większą wszechstronność w określaniu sposobu rozmieszczenia szybkich ścieżek, tak aby ścieżki analogowych i cyfrowych sygnałów powrotnych były oddalone od siebie, przy jednoczesnym zachowaniu oddzielności obwodów prądu przemiennego i stałego. Dodanie ekranowania i filtrowania podczas umieszczania komponentów powinno również zmniejszyć ilość naturalnych zakłóceń elektromagnetycznych na płytce drukowanej.

Aby mieć pewność, że na powierzchni miedzi nie występują żadne defekty i poważne zwarcia lub przerwy w obwodach, do sprawdzania i pomiaru ścieżek przewodów zastosowany zostanie zaawansowany system automatycznej kontroli optycznej (AIO) z wyższymi funkcjami i metrologią 2D. Technologie te pomogą producentom płytek drukowanych w wyszukiwaniu możliwych zagrożeń związanych z degradacją sygnału.

Wyzwania związane z zarządzaniem ciepłem
Wyższa prędkość sygnału spowoduje, że prąd płynący przez płytkę drukowaną będzie generował więcej ciepła. Materiały PCB na materiały dielektryczne i warstwy podłoża rdzenia będą musiały odpowiednio wytrzymać duże prędkości wymagane przez technologię 5G. Jeśli materiał jest niewystarczający, może to powodować ślady miedzi, łuszczenie się, kurczenie i wypaczanie, ponieważ problemy te spowodują pogorszenie jakości PCB.

Aby poradzić sobie z wyższymi temperaturami, producenci będą musieli skoncentrować się na wyborze materiałów uwzględniających kwestie przewodności cieplnej i współczynnika cieplnego. Aby wykonać dobrą płytkę PCB zapewniającą wszystkie funkcje 5G wymagane w tym zastosowaniu, należy zastosować materiały o wyższej przewodności cieplnej, doskonałym przenoszeniu ciepła i stałej dielektrycznej.