Bu yüksek hızlı PCB endüstrisi için ne anlama geliyor?
Her şeyden önce, PCB yığınları tasarlarken ve oluştururken, malzeme yönlerine öncelik verilmelidir. 5G PCB'ler, sinyal iletimini taşırken ve alırken, elektrik bağlantıları sağlarken ve belirli işlevler için kontrol sağlarken tüm özellikleri karşılamalıdır. Buna ek olarak, daha yüksek hızlarda sinyal bütünlüğünün korunması, termal yönetim ve veri ve kartlar arasında elektromanyetik parazitin (EMI) nasıl önleneceği gibi PCB tasarım zorluklarının ele alınması gerekecektir.

Karışık sinyal alma devre kartı tasarımı
Bugün, çoğu sistem 4G ve 3G PCB'lerle ilgileniyor. Bu, bileşenin iletim ve alma frekans aralığının 600 MHz ila 5.925 GHz olduğu ve bant genişliği kanalının IoT sistemleri için 20 MHz veya 200 kHz olduğu anlamına gelir. 5G ağ sistemleri için PCB'ler tasarlarken, bu bileşenler uygulamaya bağlı olarak 28 GHz, 30 GHz veya hatta 77 GHz milimetre dalga frekansları gerektirecektir. Bant genişliği kanalları için, 5G sistemleri 6GHz'in altında 100MHz ve 6GHz'in üzerinde 400MHz işleyecektir.

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

PCB bakır izleri için, daha ince izler ve daha katı empedans kontrolü izlenmelidir. 3G ve 4G yüksek hızlı PCB'ler için kullanılan geleneksel ekstraktif aşınma işlemi, değiştirilmiş bir yarı addresitif işleme geçirilebilir. Bu geliştirilmiş yarı addutitif süreçler daha hassas izler ve daha düz duvarlar sağlayacaktır.

Malzeme tabanı da yeniden tasarlanıyor. Basılı devre kartı şirketleri 3 kadar düşük dielektrik sabiti olan malzemeler inceliyor, çünkü düşük hızlı PCB'ler için standart malzemeler genellikle 3,5 ila 5.5'tir. Daha sıkı cam elyaf örgüsü, düşük kayıp faktörü kaybı malzemesi ve düşük profilli bakır da dijital sinyaller için yüksek hızlı PCB seçimi olacak, böylece sinyal kaybını ve sinyal bütünlüğünü iyileştirecektir.

EMI koruma sorunu
EMI, çaprazlama ve parazitik kapasitans devre kartlarının ana problemleridir. Tahtadaki analog ve dijital frekanslar nedeniyle karışma ve EMI ile başa çıkmak için izlerin ayrılması şiddetle tavsiye edilir. Çok katmanlı panoların kullanımı, AC ve DC devrelerini ayrı tutarken, analog ve dijital dönüş sinyallerinin yollarının birbirinden uzak tutulması için yüksek hızlı izlerin nasıl yerleştirileceğini belirlemek için daha iyi çok yönlülük sağlayacaktır. Bileşenler yerleştirilirken ekranlama ve filtreleme ekleme, PCB'deki doğal EMI miktarını da azaltmalıdır.

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

Termal Yönetim Zorlukları
Daha yüksek bir sinyal hızı, PCB üzerinden akımın daha fazla ısı üretmesine neden olur. Dielektrik malzemeler ve çekirdek substrat katmanları için PCB malzemelerinin 5G teknolojisinin gerektirdiği yüksek hızları yeterince ele alması gerekecektir. Malzeme yetersizse, bakır izlerine, soyulmaya, büzülmeye ve bükülmeye neden olabilir, çünkü bu sorunlar PCB'nin bozulmasına neden olacaktır.

Bu yüksek sıcaklıklarla başa çıkmak için üreticilerin termal iletkenlik ve termal katsayı sorunlarını ele alan malzemelerin seçimine odaklanmaları gerekecektir. Bu uygulama için gerekli tüm 5G özelliklerini sağlamak için iyi bir PCB yapmak için daha yüksek termal iletkenlik, mükemmel ısı transferi ve tutarlı dielektrik sabiti olan malzemeler kullanılmalıdır.