Что это означает для индустрии высокоскоростных печатных плат?
Прежде всего, при проектировании и изготовлении блоков печатных плат приоритет должен отдаваться материальным аспектам. Печатные платы 5G должны соответствовать всем спецификациям при передаче и приеме сигналов, обеспечении электрических соединений и обеспечении управления конкретными функциями. Кроме того, необходимо будет решить проблемы проектирования печатных плат, такие как поддержание целостности сигнала на более высоких скоростях, управление температурным режимом и способы предотвращения электромагнитных помех (EMI) между данными и платами.

Конструкция платы приема смешанного сигнала
Сегодня большинство систем работают с печатными платами 4G и 3G. Это означает, что диапазон частот передачи и приема компонента составляет от 600 МГц до 5,925 ГГц, а полоса пропускания канала — 20 МГц или 200 кГц для систем Интернета вещей. При проектировании печатных плат для сетевых систем 5G этим компонентам потребуются частоты миллиметровых волн 28 ГГц, 30 ГГц или даже 77 ГГц, в зависимости от приложения. Что касается каналов с полосой пропускания, системы 5G будут обрабатывать 100 МГц ниже 6 ГГц и 400 МГц выше 6 ГГц.

Эти более высокие скорости и более высокие частоты потребуют использования подходящих материалов в печатной плате для одновременного захвата и передачи более низких и более высоких сигналов без потери сигнала и электромагнитных помех. Другая проблема заключается в том, что устройства станут легче, портативнее и меньше. Из-за строгих ограничений по весу, размеру и пространству материалы печатных плат должны быть гибкими и легкими, чтобы на печатной плате можно было разместить все микроэлектронные устройства.

Для медных дорожек печатной платы необходимо использовать более тонкие дорожки и более строгий контроль импеданса. Традиционный процесс субтрактивного травления, используемый для высокоскоростных печатных плат 3G и 4G, можно заменить на модифицированный полуаддитивный процесс. Эти улучшенные полуаддитивные процессы обеспечат более точные следы и более ровные стенки.

Материальная база также претерпевает изменения. Компании, производящие печатные платы, изучают материалы с диэлектрической проницаемостью всего 3, поскольку стандартные материалы для низкоскоростных печатных плат обычно составляют от 3,5 до 5,5. Более плотная стекловолоконная оплетка, материал с меньшим коэффициентом потерь и низкопрофильная медь также станут выбором высокоскоростных печатных плат для цифровых сигналов, тем самым предотвращая потерю сигнала и улучшая его целостность.

Проблема с защитой от электромагнитных помех
ЭМП, перекрестные помехи и паразитная емкость — основные проблемы печатных плат. Чтобы справиться с перекрестными помехами и электромагнитными помехами, возникающими из-за аналоговых и цифровых частот на плате, настоятельно рекомендуется разделить дорожки. Использование многослойных плат обеспечит большую универсальность при определении того, как разместить высокоскоростные трассы так, чтобы пути аналоговых и цифровых обратных сигналов находились вдали друг от друга, сохраняя при этом цепи переменного и постоянного тока раздельными. Добавление экранирования и фильтрации при размещении компонентов также должно уменьшить количество естественных электромагнитных помех на печатной плате.

Чтобы гарантировать отсутствие дефектов и серьезных коротких замыканий или обрывов на медной поверхности, для проверки дорожек проводников и их измерения будет использоваться усовершенствованная автоматическая система оптического контроля (AIO) с более высокими функциями и 2D-метрологией. Эти технологии помогут производителям печатных плат выявить возможные риски ухудшения сигнала.

Проблемы управления температурным режимом
Более высокая скорость сигнала приведет к тому, что ток через печатную плату будет генерировать больше тепла. Материалы печатных плат для диэлектрических материалов и слоев основной подложки должны будут адекватно выдерживать высокие скорости, необходимые для технологии 5G. Если материала недостаточно, это может привести к появлению медных следов, отслаиванию, усадке и деформации, поскольку эти проблемы приведут к ухудшению качества печатной платы.

Чтобы справиться с этими более высокими температурами, производителям необходимо будет сосредоточиться на выборе материалов, которые решают проблемы теплопроводности и тепловых коэффициентов. Для изготовления хорошей печатной платы, обеспечивающей все функции 5G, необходимые для этого приложения, необходимо использовать материалы с более высокой теплопроводностью, отличной теплопередачей и постоянной диэлектрической проницаемостью.