Ce înseamnă acest lucru pentru industria PCB-urilor de mare viteză?
În primul rând, atunci când se proiectează și se construiește stive de PCB, aspectele materiale trebuie să fie prioritizate. PCB-urile 5G trebuie să îndeplinească toate specificațiile atunci când transmit și recepționează semnal, asigură conexiuni electrice și oferă control pentru anumite funcții. În plus, vor trebui abordate provocările de proiectare a PCB-urilor, cum ar fi menținerea integrității semnalului la viteze mai mari, managementul termic și modul de prevenire a interferențelor electromagnetice (EMI) între date și plăci.

Designul plăcii de circuite de recepție a semnalului mixt
Astăzi, majoritatea sistemelor au de-a face cu PCB-uri 4G și 3G. Aceasta înseamnă că intervalul de frecvență de transmisie și recepție a componentei este de la 600 MHz la 5,925 GHz, iar canalul de lățime de bandă este de 20 MHz sau 200 kHz pentru sistemele IoT. La proiectarea PCB-urilor pentru sisteme de rețea 5G, aceste componente vor necesita frecvențe de unde milimetrice de 28 GHz, 30 GHz sau chiar 77 GHz, în funcție de aplicație. Pentru canalele cu lățime de bandă, sistemele 5G vor procesa 100 MHz sub 6 GHz și 400 MHz peste 6 GHz.

Aceste viteze mai mari și frecvențe mai mari vor necesita utilizarea materialelor adecvate în PCB pentru a captura și transmite simultan semnale din ce în ce mai mari fără pierderi de semnal și EMI. O altă problemă este că dispozitivele vor deveni mai ușoare, mai portabile și mai mici. Datorită constrângerilor stricte de greutate, dimensiune și spațiu, materialele PCB trebuie să fie flexibile și ușoare pentru a găzdui toate dispozitivele microelectronice de pe placa de circuit.

Pentru urmele de cupru PCB, trebuie urmate urme mai subțiri și un control mai strict al impedanței. Procesul tradițional de gravare subtractivă utilizat pentru PCB-urile de mare viteză 3G și 4G poate fi trecut la un proces semi-aditiv modificat. Aceste procese semi-aditive îmbunătățite vor oferi urme mai precise și pereți mai drepti.

Baza materială este, de asemenea, reproiectată. Companiile de plăci de circuite imprimate studiază materiale cu o constantă dielectrică de până la 3, deoarece materialele standard pentru PCB-uri cu viteză mică sunt de obicei între 3,5 și 5,5. Impletitura mai strânsă din fibră de sticlă, materialul cu pierdere mai scăzută a factorului de pierdere și cuprul cu profil redus vor deveni, de asemenea, alegerea PCB-ului de mare viteză pentru semnale digitale, prevenind astfel pierderea semnalului și îmbunătățind integritatea semnalului.

Problemă de ecranare EMI
EMI, diafonia și capacitatea parazită sunt principalele probleme ale plăcilor de circuite. Pentru a face față diafoniei și EMI din cauza frecvențelor analogice și digitale de pe placă, este recomandat să separați urmele. Utilizarea plăcilor multistrat va oferi o versatilitate mai bună pentru a determina modul de plasare a urmelor de mare viteză, astfel încât căile semnalelor de întoarcere analogice și digitale să fie ținute departe unul de celălalt, menținând în același timp circuitele AC și DC separate. Adăugarea de ecranare și filtrare la plasarea componentelor ar trebui, de asemenea, să reducă cantitatea de EMI naturală pe PCB.

Pentru a ne asigura că nu există defecte și scurtcircuite grave sau circuite deschise pe suprafața de cupru, se va utiliza un sistem avansat de inspecție optică automată (AIO) cu funcții superioare și metrologie 2D pentru a verifica urmele conductorului și a le măsura. Aceste tehnologii vor ajuta producătorii de PCB să caute posibile riscuri de degradare a semnalului.

Provocări legate de managementul termic
O viteză mai mare a semnalului va face ca curentul prin PCB să genereze mai multă căldură. Materialele PCB pentru materiale dielectrice și straturile de substrat de bază vor trebui să gestioneze în mod adecvat vitezele mari cerute de tehnologia 5G. Dacă materialul este insuficient, poate provoca urme de cupru, decojire, contracție și deformare, deoarece aceste probleme vor cauza deteriorarea PCB-ului.

Pentru a face față acestor temperaturi mai ridicate, producătorii vor trebui să se concentreze pe alegerea materialelor care abordează problemele de conductivitate termică și coeficienți termici. Materialele cu conductivitate termică mai mare, transfer de căldură excelent și constantă dielectrică consistentă trebuie utilizate pentru a face un PCB bun pentru a oferi toate caracteristicile 5G necesare pentru această aplicație.