O que isso significa para a indústria de PCB de alta velocidade?
Em primeiro lugar, ao projetar e construir pilhas de PCB, os aspectos materiais devem ser priorizados.Os PCBs 5G devem atender a todas as especificações ao transportar e receber transmissão de sinal, fornecer conexões elétricas e fornecer controle para funções específicas.Além disso, os desafios do projeto de PCB precisarão ser enfrentados, como manter a integridade do sinal em velocidades mais altas, gerenciamento térmico e como evitar interferência eletromagnética (EMI) entre dados e placas.
Projeto de placa de circuito de recepção de sinal misto
Hoje, a maioria dos sistemas lida com PCBs 4G e 3G.Isso significa que a faixa de frequência de transmissão e recepção do componente é de 600 MHz a 5,925 GHz, e a largura de banda do canal é de 20 MHz, ou 200 kHz para sistemas IoT.Ao projetar PCBs para sistemas de rede 5G, esses componentes exigirão frequências de ondas milimétricas de 28 GHz, 30 GHz ou até 77 GHz, dependendo da aplicação.Para canais de largura de banda, os sistemas 5G processarão 100 MHz abaixo de 6 GHz e 400 MHz acima de 6 GHz.
Essas velocidades e frequências mais altas exigirão o uso de materiais adequados no PCB para capturar e transmitir simultaneamente sinais mais baixos e mais altos sem perda de sinal e EMI.Outro problema é que os dispositivos ficarão mais leves, mais portáteis e menores.Devido às rígidas restrições de peso, tamanho e espaço, os materiais do PCB devem ser flexíveis e leves para acomodar todos os dispositivos microeletrônicos na placa de circuito.
Para traços de cobre PCB, traços mais finos e controle de impedância mais rigoroso devem ser seguidos.O processo tradicional de gravação subtrativa usado para PCBs de alta velocidade 3G e 4G pode ser alterado para um processo semi-aditivo modificado.Esses processos semi-aditivos aprimorados proporcionarão traços mais precisos e paredes mais retas.
A base de materiais também está sendo redesenhada.As empresas de placas de circuito impresso estão estudando materiais com constante dielétrica tão baixa quanto 3, porque os materiais padrão para PCBs de baixa velocidade são geralmente de 3,5 a 5,5.Trança de fibra de vidro mais apertada, menor fator de perda de material e cobre de baixo perfil também se tornarão a escolha de PCB de alta velocidade para sinais digitais, evitando assim a perda de sinal e melhorando a integridade do sinal.
Problema de blindagem EMI
EMI, diafonia e capacitância parasita são os principais problemas das placas de circuito.Para lidar com diafonia e EMI devido às frequências analógicas e digitais na placa, é altamente recomendável separar os traços.O uso de placas multicamadas proporcionará maior versatilidade para determinar como colocar traços de alta velocidade, de modo que os caminhos dos sinais de retorno analógicos e digitais sejam mantidos afastados um do outro, mantendo os circuitos CA e CC separados.Adicionar blindagem e filtragem ao colocar componentes também deve reduzir a quantidade de EMI natural na PCB.
Para garantir que não haja defeitos e curtos-circuitos graves ou circuitos abertos na superfície do cobre, um avançado sistema de inspeção óptica automática (AIO) com funções superiores e metrologia 2D será utilizado para verificar os traços dos condutores e medi-los.Essas tecnologias ajudarão os fabricantes de PCB a procurar possíveis riscos de degradação de sinal.
Desafios de gestão térmica
Uma velocidade de sinal mais alta fará com que a corrente através do PCB gere mais calor.Os materiais PCB para materiais dielétricos e camadas de substrato central precisarão lidar adequadamente com as altas velocidades exigidas pela tecnologia 5G.Se o material for insuficiente, poderá causar vestígios de cobre, descascamento, encolhimento e empenamento, pois esses problemas causarão a deterioração do PCB.
Para lidar com estas temperaturas mais elevadas, os fabricantes terão de se concentrar na escolha de materiais que abordem questões de condutividade térmica e coeficiente térmico.Materiais com maior condutividade térmica, excelente transferência de calor e constante dielétrica consistente devem ser usados para fazer um bom PCB para fornecer todos os recursos 5G necessários para esta aplicação.