Bu, yüksek hızlı PCB endüstrisi için ne anlama geliyor?
Her şeyden önce PCB yığınlarını tasarlarken ve inşa ederken maddi hususlara öncelik verilmelidir. 5G PCB'lerin sinyal iletimini taşırken ve alırken, elektrik bağlantılarını sağlarken ve belirli işlevler için kontrol sağlarken tüm spesifikasyonları karşılaması gerekiyor. Ayrıca, daha yüksek hızlarda sinyal bütünlüğünün korunması, termal yönetim ve veriler ile kartlar arasındaki elektromanyetik parazitin (EMI) nasıl önleneceği gibi PCB tasarımı zorluklarının da ele alınması gerekecektir.

Karışık sinyal alıcı devre kartı tasarımı
Günümüzde çoğu sistem 4G ve 3G PCB'lerle çalışmaktadır. Bu, bileşenin gönderme ve alma frekans aralığının 600 MHz ila 5,925 GHz olduğu ve bant genişliği kanalının 20 MHz veya IoT sistemleri için 200 kHz olduğu anlamına gelir. 5G ağ sistemleri için PCB'ler tasarlanırken bu bileşenler, uygulamaya bağlı olarak 28 GHz, 30 GHz ve hatta 77 GHz milimetre dalga frekanslarına ihtiyaç duyacaktır. Bant genişliği kanalları için 5G sistemleri, 6GHz'in altında 100MHz ve 6GHz'in üzerinde 400MHz'i işleyecektir.

Bu daha yüksek hızlar ve daha yüksek frekanslar, sinyal kaybı ve EMI olmadan daha düşük ve daha yüksek sinyalleri aynı anda yakalamak ve iletmek için PCB'de uygun malzemelerin kullanılmasını gerektirecektir. Diğer bir sorun ise cihazların daha hafif, daha taşınabilir ve daha küçük hale gelmesidir. Katı ağırlık, boyut ve alan kısıtlamaları nedeniyle PCB malzemeleri, devre kartındaki tüm mikroelektronik cihazları barındıracak şekilde esnek ve hafif olmalıdır.

PCB bakır izleri için daha ince izler ve daha sıkı empedans kontrolü takip edilmelidir. 3G ve 4G yüksek hızlı PCB'ler için kullanılan geleneksel çıkarmalı aşındırma işlemi, değiştirilmiş yarı katkılı işleme dönüştürülebilir. Bu geliştirilmiş yarı katkılı işlemler, daha hassas izler ve daha düz duvarlar sağlayacaktır.

Malzeme tabanı da yeniden tasarlanıyor. Baskılı devre kartı şirketleri, dielektrik sabiti 3 kadar düşük olan malzemeler üzerinde çalışıyor çünkü düşük hızlı PCB'ler için standart malzemeler genellikle 3,5 ila 5,5 arasındadır. Daha sıkı cam elyaf örgü, daha düşük kayıp faktörü kayıp malzemesi ve düşük profilli bakır da dijital sinyaller için yüksek hızlı PCB'nin tercihi haline gelecek ve böylece sinyal kaybını önleyecek ve sinyal bütünlüğünü geliştirecektir.

EMI koruma sorunu
EMI, karışma ve parazitik kapasitans devre kartlarının ana sorunlarıdır. Kart üzerindeki analog ve dijital frekanslardan kaynaklanan karışma ve EMI ile başa çıkmak için izlerin ayrılması şiddetle tavsiye edilir. Çok katmanlı kartların kullanımı, AC ve DC devrelerini ayrı tutarken analog ve dijital geri dönüş sinyallerinin yolları birbirinden uzak tutulacak şekilde yüksek hızlı izlerin nasıl yerleştirileceğini belirlemek için daha iyi çok yönlülük sağlayacaktır. Bileşenleri yerleştirirken koruma ve filtreleme eklemek, PCB üzerindeki doğal EMI miktarını da azaltacaktır.

Bakır yüzeyinde herhangi bir kusur ve ciddi kısa devre veya açık devre olmadığından emin olmak amacıyla, iletken izlerini kontrol etmek ve ölçmek için daha yüksek işlevlere ve 2D metrolojiye sahip gelişmiş bir otomatik optik inceleme sistemi (AIO) kullanılacak. Bu teknolojiler PCB üreticilerinin olası sinyal bozulması risklerini araştırmasına yardımcı olacaktır.

Termal yönetim zorlukları
Daha yüksek bir sinyal hızı, PCB'den geçen akımın daha fazla ısı üretmesine neden olacaktır. Dielektrik malzemeler ve çekirdek alt tabaka katmanları için PCB malzemelerinin, 5G teknolojisinin gerektirdiği yüksek hızları yeterince karşılaması gerekecektir. Malzemenin yetersiz olması durumunda bakır izleri, soyulma, büzülme ve çarpılma meydana gelebilir çünkü bu sorunlar PCB'nin bozulmasına neden olacaktır.

Bu yüksek sıcaklıklarla başa çıkabilmek için üreticilerin termal iletkenlik ve termal katsayı konularını ele alan malzeme seçimine odaklanması gerekecek. Bu uygulama için gereken tüm 5G özelliklerini sağlayacak iyi bir PCB oluşturmak için daha yüksek termal iletkenliğe, mükemmel ısı transferine ve tutarlı dielektrik sabitine sahip malzemeler kullanılmalıdır.