Điều này có ý nghĩa gì đối với ngành công nghiệp PCB tốc độ cao?
Trước hết, khi thiết kế và xây dựng các ngăn xếp PCB, các khía cạnh vật liệu phải được ưu tiên. 5G PCB phải đáp ứng tất cả các thông số kỹ thuật khi mang và nhận truyền tín hiệu, cung cấp kết nối điện và cung cấp kiểm soát cho các chức năng cụ thể. Ngoài ra, các thách thức thiết kế PCB sẽ cần được giải quyết, chẳng hạn như duy trì tính toàn vẹn tín hiệu ở tốc độ cao hơn, quản lý nhiệt và cách ngăn chặn nhiễu điện từ (EMI) giữa dữ liệu và bảng.
Thiết kế bảng mạch nhận tín hiệu hỗn hợp
Ngày nay, hầu hết các hệ thống đang xử lý PCB 4G và 3G. Điều này có nghĩa là việc truyền và dải tần của thành phần là 600 MHz đến 5,925 GHz và kênh băng thông là 20 MHz, hoặc 200 kHz cho các hệ thống IoT. Khi thiết kế PCB cho các hệ thống mạng 5G, các thành phần này sẽ yêu cầu tần số sóng milimet là 28 GHz, 30 GHz hoặc thậm chí 77 GHz, tùy thuộc vào ứng dụng. Đối với các kênh băng thông, các hệ thống 5G sẽ xử lý 100 MHz dưới 6GHz và 400 MHz trên 6GHz.
Những tốc độ cao hơn và tần số cao hơn sẽ yêu cầu sử dụng các vật liệu phù hợp trong PCB để chụp và truyền tín hiệu đồng thời và truyền tín hiệu thấp hơn mà không bị mất tín hiệu và EMI. Một vấn đề khác là các thiết bị sẽ trở nên nhẹ hơn, di động hơn và nhỏ hơn. Do các ràng buộc trọng lượng, kích thước và không gian nghiêm ngặt, vật liệu PCB phải linh hoạt và nhẹ để phù hợp với tất cả các thiết bị vi điện tử trên bảng mạch.
Đối với dấu vết đồng của PCB, phải tuân theo dấu vết của các dấu vết mỏng hơn và điều khiển trở kháng chặt chẽ hơn. Quá trình khắc trừ truyền thống được sử dụng cho PCB tốc độ cao 3G và 4G có thể được chuyển sang quy trình bán phụ thuộc sửa đổi. Những quy trình bán tiến bộ được cải thiện này sẽ cung cấp các dấu vết chính xác hơn và các bức tường cứng hơn.
Các cơ sở vật liệu cũng được thiết kế lại. Các công ty bảng mạch in đang nghiên cứu các vật liệu với hằng số điện môi thấp tới 3, bởi vì các vật liệu tiêu chuẩn cho PCB tốc độ thấp thường là 3,5 đến 5,5. Bím tóc sợi thủy tinh chặt chẽ hơn, vật liệu mất hệ số yếu tố tổn thất thấp hơn và đồng cấu hình thấp cũng sẽ trở thành lựa chọn PCB tốc độ cao cho các tín hiệu kỹ thuật số, do đó ngăn ngừa mất tín hiệu và cải thiện tính toàn vẹn tín hiệu.
EMI vấn đề bảo vệ
EMI, xuyên âm và điện dung ký sinh là những vấn đề chính của bảng mạch. Để đối phó với Crosstalk và EMI do tần số tương tự và kỹ thuật số trên bảng, nên tách ra các dấu vết. Việc sử dụng các bảng đa lớp sẽ cung cấp tính linh hoạt tốt hơn để xác định cách đặt dấu vết tốc độ cao để các đường dẫn của tín hiệu trở lại tương tự và kỹ thuật số được tránh xa nhau, trong khi giữ các mạch AC và DC riêng biệt. Thêm việc che chắn và lọc khi đặt các thành phần cũng sẽ làm giảm lượng EMI tự nhiên trên PCB.
Để đảm bảo rằng không có khiếm khuyết và mạch ngắn nghiêm trọng hoặc mạch mở trên bề mặt đồng, Hệ thống kiểm tra quang học tự động tiên tiến (AIO) với các chức năng cao hơn và đo lường 2D sẽ được sử dụng để kiểm tra dấu vết của dây dẫn và đo chúng. Những công nghệ này sẽ giúp các nhà sản xuất PCB tìm kiếm các rủi ro suy giảm tín hiệu có thể.
Thách thức quản lý nhiệt
Tốc độ tín hiệu cao hơn sẽ khiến dòng điện thông qua PCB tạo ra nhiều nhiệt hơn. Vật liệu PCB cho vật liệu điện môi và các lớp nền lõi sẽ cần xử lý đầy đủ các tốc độ cao theo yêu cầu của công nghệ 5G. Nếu vật liệu không đủ, nó có thể gây ra dấu vết đồng, bong tróc, co ngót và cong vênh, bởi vì những vấn đề này sẽ khiến PCB xấu đi.
Để đối phó với các nhiệt độ cao hơn này, các nhà sản xuất sẽ cần tập trung vào việc lựa chọn các vật liệu giải quyết các vấn đề về độ dẫn nhiệt và hệ số nhiệt. Các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao hơn, truyền nhiệt tuyệt vời và hằng số điện môi phù hợp phải được sử dụng để tạo PCB tốt để cung cấp tất cả các tính năng 5G cần thiết cho ứng dụng này.