Kaj to pomeni za industrijo tiskanih vezij za visoke hitrosti?
Najprej je treba pri načrtovanju in izdelavi sklopov PCB dati prednost materialnim vidikom. PCB-ji 5G morajo izpolnjevati vse specifikacije pri prenašanju in sprejemanju prenosa signala, zagotavljanju električnih povezav in zagotavljanju nadzora za določene funkcije. Poleg tega se bo treba posvetiti izzivom načrtovanja PCB, kot je ohranjanje celovitosti signala pri višjih hitrostih, toplotno upravljanje in kako preprečiti elektromagnetne motnje (EMI) med podatki in ploščami.
Zasnova vezja za sprejem mešanega signala
Danes se večina sistemov ukvarja s PCB-ji 4G in 3G. To pomeni, da je oddajno in sprejemno frekvenčno območje komponente od 600 MHz do 5,925 GHz, kanal pasovne širine pa 20 MHz ali 200 kHz za sisteme IoT. Pri načrtovanju tiskanih vezij za omrežne sisteme 5G bodo te komponente zahtevale frekvence milimetrskega valovanja 28 GHz, 30 GHz ali celo 77 GHz, odvisno od aplikacije. Za kanale pasovne širine bodo sistemi 5G obdelali 100MHz pod 6GHz in 400MHz nad 6GHz.
Te višje hitrosti in višje frekvence bodo zahtevale uporabo ustreznih materialov v tiskanem vezju za hkratno zajemanje in prenos nižjih in višjih signalov brez izgube signala in EMI. Druga težava je, da bodo naprave postale lažje, bolj prenosljive in manjše. Zaradi strogih omejitev glede teže, velikosti in prostora morajo biti materiali PCB prožni in lahki, da lahko sprejmejo vse mikroelektronske naprave na tiskanem vezju.
Za bakrene sledi PCB je treba upoštevati tanjše sledi in strožji nadzor impedance. Tradicionalni postopek subtraktivnega jedkanja, ki se uporablja za tiskana vezja visoke hitrosti 3G in 4G, je mogoče preklopiti na modificiran pol-aditivni postopek. Ti izboljšani pol-aditivni postopki bodo zagotovili natančnejše sledi in bolj ravne stene.
Prenavlja se tudi materialna baza. Podjetja za tiskana vezja preučujejo materiale z dielektrično konstanto tako nizko kot 3, ker so standardni materiali za tiskana vezja z nizko hitrostjo običajno 3,5 do 5,5. Tesnejša pletenica iz steklenih vlaken, izgubni material z nižjim faktorjem izgube in nizkoprofilni baker bodo prav tako postali izbira tiskanega vezja visoke hitrosti za digitalne signale, s čimer se bo preprečila izguba signala in izboljšala celovitost signala.
Težava z EMI zaščito
EMI, preslušavanje in parazitska kapacitivnost so glavni problemi tiskanih vezij. Za obravnavo presluha in elektromagnetnih motenj zaradi analognih in digitalnih frekvenc na plošči je močno priporočljivo ločiti sledi. Uporaba večplastnih plošč bo zagotovila večjo vsestranskost pri določanju, kako postaviti hitre sledi tako, da bodo poti analognih in digitalnih povratnih signalov oddaljene druga od druge, medtem ko bodo vezja AC in DC ločena. Dodajanje zaščite in filtriranja pri nameščanju komponent bi moralo tudi zmanjšati količino naravnih elektromagnetnih motenj na tiskanem vezju.
Da bi zagotovili, da na površini bakra ni napak in resnih kratkih stikov ali odprtih tokokrogov, bo za preverjanje in merjenje vodnikov uporabljen napreden avtomatski optični pregledni sistem (AIO) z višjimi funkcijami in 2D meroslovjem. Te tehnologije bodo proizvajalcem PCB pomagale pri iskanju možnih tveganj poslabšanja signala.
Izzivi toplotnega upravljanja
Večja hitrost signala bo povzročila, da bo tok skozi PCB proizvedel več toplote. Materiali PCB za dielektrične materiale in osnovne plasti substrata bodo morali ustrezno obvladovati visoke hitrosti, ki jih zahteva tehnologija 5G. Če je material nezadosten, lahko povzroči sledi bakra, luščenje, krčenje in zvijanje, ker bodo te težave povzročile propadanje tiskanega vezja.
Da bi se spopadli s temi višjimi temperaturami, se bodo morali proizvajalci osredotočiti na izbiro materialov, ki obravnavajo vprašanja toplotne prevodnosti in toplotnega koeficienta. Za izdelavo dobrega tiskanega vezja je treba uporabiti materiale z višjo toplotno prevodnostjo, odličnim prenosom toplote in dosledno dielektrično konstanto, ki zagotavlja vse funkcije 5G, potrebne za to aplikacijo.