สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับอุตสาหกรรม PCB ความเร็วสูง?
ประการแรก เมื่อออกแบบและสร้างสแต็ค PCB จะต้องจัดลำดับความสำคัญด้านวัสดุ PCB 5G ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมดเมื่อพกพาและรับสัญญาณ การเชื่อมต่อไฟฟ้า และการควบคุมฟังก์ชันเฉพาะ นอกจากนี้ ความท้าทายในการออกแบบ PCB จะต้องได้รับการแก้ไข เช่น การรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ความเร็วสูงกว่า การจัดการระบายความร้อน และวิธีป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ระหว่างข้อมูลและบอร์ด

การออกแบบแผงวงจรรับสัญญาณแบบผสม
ปัจจุบัน ระบบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ PCB 4G และ 3G ซึ่งหมายความว่าช่วงความถี่การส่งและรับของส่วนประกอบคือ 600 MHz ถึง 5.925 GHz และช่องแบนด์วิดท์คือ 20 MHz หรือ 200 kHz สำหรับระบบ IoT เมื่อออกแบบ PCB สำหรับระบบเครือข่าย 5G ส่วนประกอบเหล่านี้จะต้องใช้ความถี่คลื่นมิลลิเมตรที่ 28 GHz, 30 GHz หรือแม้แต่ 77 GHz ขึ้นอยู่กับการใช้งาน สำหรับช่องแบนด์วิธ ระบบ 5G จะประมวลผลความถี่ 100MHz ต่ำกว่า 6GHz และ 400MHz เหนือ 6GHz

ความเร็วและความถี่ที่สูงขึ้นเหล่านี้จะต้องใช้วัสดุที่เหมาะสมใน PCB เพื่อจับและส่งสัญญาณที่ต่ำลงและสูงขึ้นไปพร้อมๆ กัน โดยไม่สูญเสียสัญญาณและ EMI ปัญหาอีกประการหนึ่งคืออุปกรณ์จะเบาขึ้น พกพาสะดวกขึ้น และมีขนาดเล็กลง เนื่องจากข้อจำกัดด้านน้ำหนัก ขนาด และพื้นที่ที่เข้มงวด วัสดุ PCB จึงต้องมีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบาเพื่อรองรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดบนแผงวงจร

สำหรับรอยทองแดง PCB ต้องปฏิบัติตามรอยร่องรอยที่บางกว่าและการควบคุมอิมพีแดนซ์ที่เข้มงวดยิ่งขึ้น กระบวนการกัดลบแบบดั้งเดิมที่ใช้สำหรับ PCB ความเร็วสูง 3G และ 4G สามารถสลับไปใช้กระบวนการกึ่งเติมแต่งที่ได้รับการดัดแปลงได้ กระบวนการกึ่งเติมที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้จะให้ร่องรอยที่แม่นยำยิ่งขึ้นและผนังที่ตรงยิ่งขึ้น

ฐานวัสดุยังได้รับการออกแบบใหม่อีกด้วย บริษัทผลิตแผงวงจรพิมพ์กำลังศึกษาวัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำถึง 3 เนื่องจากวัสดุมาตรฐานสำหรับ PCB ความเร็วต่ำมักจะอยู่ที่ 3.5 ถึง 5.5 การถักเปียใยแก้วที่แน่นยิ่งขึ้น วัสดุการสูญเสียปัจจัยการสูญเสียที่ต่ำกว่า และทองแดงรายละเอียดต่ำ จะกลายเป็นตัวเลือกของ PCB ความเร็วสูงสำหรับสัญญาณดิจิตอล ดังนั้นจึงป้องกันการสูญเสียสัญญาณและปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ปัญหาการป้องกัน EMI
EMI, crosstalk และความจุปรสิตเป็นปัญหาหลักของแผงวงจร เพื่อจัดการกับ crosstalk และ EMI เนื่องจากความถี่แอนะล็อกและดิจิทัลบนบอร์ด ขอแนะนำอย่างยิ่งให้แยกร่องรอยออก การใช้บอร์ดหลายชั้นจะให้ความคล่องตัวที่ดีกว่าในการกำหนดวิธีวางการติดตามความเร็วสูง เพื่อให้เส้นทางของสัญญาณย้อนกลับแบบอะนาล็อกและดิจิทัลอยู่ห่างจากกัน ในขณะที่แยกวงจร AC และ DC ออกจากกัน การเพิ่มการป้องกันและการกรองเมื่อวางส่วนประกอบควรลดปริมาณ EMI ตามธรรมชาติบน PCB ด้วย

เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อบกพร่องและการลัดวงจรร้ายแรงหรือวงจรเปิดบนพื้นผิวทองแดง ระบบตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AIO) ขั้นสูงที่มีฟังก์ชันสูงกว่าและระบบมาตรวิทยา 2D จะถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบร่องรอยของตัวนำและวัดค่าเหล่านั้น เทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยให้ผู้ผลิต PCB มองหาความเสี่ยงในการสลายตัวของสัญญาณที่อาจเกิดขึ้นได้

ความท้าทายในการจัดการระบายความร้อน
ความเร็วสัญญาณที่สูงขึ้นจะทำให้กระแสที่ไหลผ่าน PCB เกิดความร้อนมากขึ้น วัสดุ PCB สำหรับวัสดุอิเล็กทริกและชั้นซับสเตรตหลักจะต้องรองรับความเร็วสูงที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยี 5G อย่างเพียงพอ หากวัสดุไม่เพียงพออาจทำให้เกิดรอยทองแดง ลอก หดตัว และบิดงอได้ เพราะปัญหาเหล่านี้จะทำให้ PCB เสื่อมสภาพ

เพื่อรับมือกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นเหล่านี้ ผู้ผลิตจะต้องมุ่งเน้นไปที่การเลือกวัสดุที่แก้ไขปัญหาการนำความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์ความร้อน ต้องใช้วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูงกว่า การถ่ายเทความร้อนที่ดีเยี่ยม และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสม่ำเสมอเพื่อสร้าง PCB ที่ดีเพื่อให้มีคุณสมบัติ 5G ทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันนี้