Vad betyder detta för höghastighets-PCB-industrin?
Först och främst måste materialaspekter prioriteras vid design och konstruktion av PCB-staplar. 5G PCB måste uppfylla alla specifikationer när de bär och tar emot signalöverföring, tillhandahåller elektriska anslutningar och ger kontroll för specifika funktioner. Dessutom kommer PCB-designutmaningar att behöva lösas, såsom att bibehålla signalintegriteten vid högre hastigheter, termisk hantering och hur man förhindrar elektromagnetisk interferens (EMI) mellan data och kort.

Design för kretskort för blandad signalmottagning
Idag hanterar de flesta system 4G och 3G PCB. Detta innebär att komponentens sändnings- och mottagningsfrekvensområde är 600 MHz till 5,925 GHz, och bandbreddskanalen är 20 MHz, eller 200 kHz för IoT-system. När man designar PCB för 5G-nätverkssystem kommer dessa komponenter att kräva millimetervågsfrekvenser på 28 GHz, 30 GHz eller till och med 77 GHz, beroende på applikation. För bandbreddskanaler kommer 5G-system att bearbeta 100MHz under 6GHz och 400MHz över 6GHz.

Dessa högre hastigheter och högre frekvenser kommer att kräva användning av lämpliga material i PCB:n för att samtidigt fånga och sända lägre och högre signaler utan signalförlust och EMI. Ett annat problem är att enheterna blir lättare, mer bärbara och mindre. På grund av strikta vikt-, storleks- och utrymmesbegränsningar måste PCB-material vara flexibla och lätta för att rymma alla mikroelektroniska enheter på kretskortet.

För PCB-kopparspår måste tunnare spår och striktare impedanskontroll följas. Den traditionella subtraktiva etsningsprocessen som används för 3G och 4G höghastighetskretskort kan växlas till en modifierad semi-additiv process. Dessa förbättrade semi-additiva processer kommer att ge mer exakta spår och rakare väggar.

Materialbasen görs också om. Tryckta kretskortsföretag studerar material med en dielektricitetskonstant så låg som 3, eftersom standardmaterial för låghastighets-PCB vanligtvis är 3,5 till 5,5. Tätare glasfiberfläta, material med lägre förlustfaktor och koppar med låg profil kommer också att bli valet av höghastighetskretskort för digitala signaler, vilket förhindrar signalförlust och förbättrar signalintegriteten.

EMI-avskärmningsproblem
EMI, överhörning och parasitisk kapacitans är de största problemen med kretskort. För att hantera överhörning och EMI på grund av de analoga och digitala frekvenserna på kortet rekommenderas det starkt att separera spåren. Användningen av flerskiktskort kommer att ge bättre mångsidighet för att bestämma hur höghastighetsspår ska placeras så att vägarna för analoga och digitala retursignaler hålls borta från varandra, samtidigt som AC- och DC-kretsarna hålls åtskilda. Att lägga till avskärmning och filtrering vid placering av komponenter bör också minska mängden naturligt EMI på PCB.

För att säkerställa att det inte finns några defekter och allvarliga kortslutningar eller öppna kretsar på kopparytan kommer ett avancerat automatiskt optiskt inspektionssystem (AIO) med högre funktioner och 2D-mätologi att användas för att kontrollera ledarspåren och mäta dem. Dessa tekniker kommer att hjälpa PCB-tillverkare att leta efter möjliga risker för signalförsämring.

Utmaningar för värmehantering
En högre signalhastighet gör att strömmen genom kretskortet genererar mer värme. PCB-material för dielektriska material och kärnsubstratlager kommer att behöva hantera de höga hastigheter som krävs av 5G-teknik på ett adekvat sätt. Om materialet är otillräckligt kan det orsaka kopparspår, skalning, krympning och skevhet, eftersom dessa problem gör att PCB:n försämras.

För att klara av dessa högre temperaturer måste tillverkarna fokusera på valet av material som tar itu med termisk konduktivitet och värmekoefficientfrågor. Material med högre värmeledningsförmåga, utmärkt värmeöverföring och konsekvent dielektricitetskonstant måste användas för att göra ett bra PCB för att tillhandahålla alla 5G-funktioner som krävs för denna applikation.