Kaj to pomeni za visokohitrostno industrijo PCB?
Najprej je treba pri načrtovanju in izdelavi plošč PCB prednostni materialni vidiki. 5G PCB mora izpolnjevati vse specifikacije pri prenašanju in sprejemanju prenosa signala, zagotavljanju električnih povezav in zagotavljanju nadzora za posebne funkcije. Poleg tega bo treba reševati izzive PCB za oblikovanje PCB, na primer ohranjanje celovitosti signala z večjimi hitrostmi, toplotno upravljanje in kako preprečiti elektromagnetne motnje (EMI) med podatki in ploščami.
Oblikovanje vezja z mešanim signalom
Danes se večina sistemov ukvarja s 4G in 3G PCB. To pomeni, da je komponentova prenosna in sprejemna frekvenčna območja 600 MHz do 5,925 GHz, kanal pasovne širine pa 20 MHz ali 200 kHz za IoT sisteme. Pri oblikovanju PCB za omrežne sisteme 5G bodo te komponente potrebovale milimetrske frekvence valov 28 GHz, 30 GHz ali celo 77 GHz, odvisno od aplikacije. Za kanale pasovne širine bodo 5G sistemi obdelali 100MHz pod 6GHz in 400MHz nad 6GHz.
Te večje hitrosti in višje frekvence bodo zahtevale uporabo ustreznih materialov v PCB, da hkrati zajemajo in prenašajo nižje in višje signale brez izgube signala in EMI. Druga težava je, da bodo naprave postale lažje, bolj prenosljive in manjše. Zaradi stroge teže, velikosti in omejitev prostora morajo biti PCB materiali prožni in lahki, da lahko sprejmejo vse mikroelektronske naprave na vezju.
Za bakrene sledi PCB je treba upoštevati tanjše sledi in strožji nadzor impedance. Tradicionalni postopek odštevanja jedkanja, ki se uporablja za 3G in 4G hitri PCB, je mogoče preklopiti na spremenjen pol-aditivni postopek. Ti izboljšani pol-aditivni procesi bodo zagotovili natančnejše sledi in ravnejše stene.
Tudi materialna osnova se preoblikuje. Podjetja tiskanih vezij preučujejo materiale z dielektrično konstanto do 3, saj so standardni materiali za PCB z nizko hitrostjo običajno 3,5 do 5,5. Ogrožena pletenica iz steklenih vlaken, material z nižjo izgubo izgube in nizko profilni baker bodo postali tudi izbira hitrega PCB za digitalne signale, s čimer se prepreči izguba signala in izboljša celovitost signala.
Problem za zaščito EMI
EMI, Crosstalk in parazitska kapacitivnost so glavni problemi veznih odborov. Za reševanje Crosstalk in EMI zaradi analognih in digitalnih frekvenc na plošči je močno priporočljivo ločiti sledi. Uporaba večplastnih plošč bo zagotovila boljšo vsestranskost za določitev, kako postaviti sledi visoke hitrosti, tako da se poti analognih in digitalnih povratnih signalov držijo drug od drugega, hkrati pa ohranjajo AC in DC vezja ločena. Dodajanje zaščite in filtriranje pri namestitvi komponent bi moralo zmanjšati tudi količino naravnega EMI na PCB.
Da bi zagotovili, da na bakreni površini ni napak in resnih kratkih tokokrogov ali odprtih tokokrogov, bo za preverjanje sledi prevodnika in njihovo merjenje uporabljen napredni avtomatski optični pregled (AIO) z višjimi funkcijami in 2D meropologijo. Te tehnologije bodo pomagale proizvajalcem PCB, da iščejo možna tveganja za razgradnjo signala.
Izzivi toplotnega upravljanja
Večja hitrost signala bo povzročila, da tok skozi PCB ustvari več toplote. Materiali PCB za dielektrične materiale in jedrne plasti substrata bodo morali ustrezno obvladati visoke hitrosti, ki jih zahteva 5G tehnologija. Če je material premalo, lahko povzroči bakrene sledi, luščenje, krčenje in upogibanje, ker se bodo zaradi teh težav poslabšali PCB.
Da bi se spoprijeli s temi višjimi temperaturami, se bodo morali proizvajalci osredotočiti na izbiro materialov, ki obravnavajo vprašanja toplotne prevodnosti in toplotnih koeficientov. Materiali z večjo toplotno prevodnostjo, odličnim prenosom toplote in dosledno dielektrično konstanto je treba uporabiti za izdelavo dobrega PCB za zagotovitev vseh 5G funkcij, potrebnih za to aplikacijo.