Čo to znamená pre priemysel vysokorýchlostných PCB?
Po prvé, pri navrhovaní a konštrukcii dosiek plošných spojov musia byť uprednostňované materiálové aspekty. 5G PCB musia spĺňať všetky špecifikácie pri prenášaní a prijímaní prenosu signálu, poskytovaní elektrických spojení a poskytovaní kontroly špecifických funkcií. Okrem toho bude potrebné riešiť problémy s návrhom PCB, ako je udržiavanie integrity signálu pri vyšších rýchlostiach, tepelné riadenie a ako zabrániť elektromagnetickému rušeniu (EMI) medzi dátami a doskami.

Dizajn dosky plošných spojov na príjem zmiešaného signálu
Dnes sa väčšina systémov zaoberá 4G a 3G PCB. To znamená, že vysielací a prijímací frekvenčný rozsah komponentu je 600 MHz až 5,925 GHz a kanál so šírkou pásma je 20 MHz alebo 200 kHz pre systémy IoT. Pri navrhovaní dosiek plošných spojov pre sieťové systémy 5G budú tieto komponenty vyžadovať milimetrové vlnové frekvencie 28 GHz, 30 GHz alebo dokonca 77 GHz v závislosti od aplikácie. Pre kanály so šírkou pásma budú systémy 5G spracovávať 100 MHz pod 6 GHz a 400 MHz nad 6 GHz.

Tieto vyššie rýchlosti a vyššie frekvencie budú vyžadovať použitie vhodných materiálov v DPS na súčasné zachytenie a prenos nižších a vyšších signálov bez straty signálu a EMI. Ďalším problémom je, že zariadenia budú ľahšie, prenosnejšie a menšie. Kvôli prísnym obmedzeniam hmotnosti, veľkosti a priestoru musia byť materiály PCB flexibilné a ľahké, aby sa do nich zmestili všetky mikroelektronické zariadenia na doske plošných spojov.

Pre medené stopy PCB sa musia dodržiavať tenšie stopy a prísnejšia kontrola impedancie. Tradičný proces subtraktívneho leptania používaný pre 3G a 4G vysokorýchlostné PCB je možné prepnúť na modifikovaný semiaditívny proces. Tieto zlepšené semiaditívne procesy zabezpečia presnejšie stopy a rovnejšie steny.

Prerába sa aj materiálová základňa. Spoločnosti s plošnými spojmi študujú materiály s dielektrickou konštantou až 3, pretože štandardné materiály pre nízkorýchlostné PCB sú zvyčajne 3,5 až 5,5. Pevnejšie opletenie zo sklenených vlákien, materiál s nižším stratovým faktorom a nízkoprofilová meď sa tiež stanú voľbou pre vysokorýchlostné PCB pre digitálne signály, čím sa zabráni strate signálu a zlepší sa integrita signálu.

Problém s tienením EMI
EMI, presluchy a parazitná kapacita sú hlavnými problémami dosiek plošných spojov. Aby ste sa vysporiadali s presluchmi a EMI v dôsledku analógových a digitálnych frekvencií na doske, dôrazne sa odporúča oddeliť stopy. Použitie viacvrstvových dosiek poskytne lepšiu všestrannosť pri určovaní spôsobu umiestnenia vysokorýchlostných stôp tak, aby boli cesty analógových a digitálnych spätných signálov od seba vzdialené, zatiaľ čo obvody AC a DC budú oddelené. Pridanie tienenia a filtrovania pri umiestňovaní komponentov by tiež malo znížiť množstvo prirodzeného EMI na doske plošných spojov.

Aby sa na medenom povrchu nevyskytli žiadne defekty a vážne skraty alebo prerušené obvody, bude na kontrolu stôp vodičov a ich meranie použitý pokročilý automatický optický inšpekčný systém (AIO) s vyššími funkciami a 2D metrológiou. Tieto technológie pomôžu výrobcom PCB hľadať možné riziká degradácie signálu.

Výzvy tepelného manažmentu
Vyššia rýchlosť signálu spôsobí, že prúd cez PCB bude generovať viac tepla. Materiály PCB pre dielektrické materiály a vrstvy jadrového substrátu budú musieť primerane zvládnuť vysoké rýchlosti požadované technológiou 5G. Ak je materiál nedostatočný, môže spôsobiť stopy medi, odlupovanie, zmršťovanie a deformáciu, pretože tieto problémy spôsobia poškodenie PCB.

Aby sa výrobcovia vyrovnali s týmito vyššími teplotami, budú sa musieť zamerať na výber materiálov, ktoré riešia problémy s tepelnou vodivosťou a tepelným koeficientom. Materiály s vyššou tepelnou vodivosťou, vynikajúcim prenosom tepla a konzistentnou dielektrickou konštantou sa musia použiť na výrobu dobrej dosky plošných spojov, ktorá poskytuje všetky funkcie 5G požadované pre túto aplikáciu.