Điều này có ý nghĩa gì đối với ngành công nghiệp PCB tốc độ cao?
Trước hết, khi thiết kế và thi công các ngăn xếp PCB, yếu tố vật chất phải được ưu tiên. PCB 5G phải đáp ứng tất cả các thông số kỹ thuật khi truyền và nhận tín hiệu truyền, cung cấp kết nối điện và cung cấp khả năng điều khiển cho các chức năng cụ thể. Ngoài ra, những thách thức trong 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 bo mạch.

Thiết kế bảng mạch nhận tín hiệu hỗn hợp
Ngày nay, hầu hết các hệ thống đều xử lý PCB 4G và 3G. Điều này có nghĩa là dải tần truyền và nhận của thành phần là 600 MHz đến 5,925 GHz và kênh băng thông là 20 MHz hoặc 200 kHz đối với hệ thống IoT. Khi thiết kế PCB cho 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 theo ứng dụng. Đối với các kênh băng thông, hệ thống 5G sẽ xử lý 100 MHz dưới 6GHz và 400 MHz trên 6GHz.

Tốc độ cao hơn và tần số cao hơn này sẽ yêu cầu sử dụng vật liệu phù hợp trong PCB để đồng thời thu và truyền tín hiệu ngày càng thấp 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 hạn chế nghiêm ngặt về trọng lượng, kích thước và không gian, vật liệu PCB phải linh hoạt và nhẹ để chứa tất cả các thiết bị vi điện tử trên bảng mạch.

Đối với dấu vết đồng PCB, phải tuân theo dấu vết mỏng hơn và kiểm soát trở kháng chặt chẽ hơn. Quy 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 gia được sửa đổi. Những quy trình bán phụ gia cải tiến này sẽ mang lại các vết chính xác hơn và các bức tường thẳng hơn.

Cơ sở vật chất cũng đang được thiết kế lại. Các công ty sản xuất bảng mạch in đang nghiên cứu các vật liệu có hằng số điện môi thấp tới 3, vì vật liệu tiêu chuẩn cho PCB tốc độ thấp thường là 3,5 đến 5,5. Bện sợi thủy tinh chặt hơn, vật liệu suy giảm hệ số tổn thất thấp hơn và đồng có cấu hình thấp cũng sẽ trở thành lựa chọn PCB tốc độ cao cho tín hiệu số, từ đó ngăn ngừa mất tín hiệu và cải thiện tính toàn vẹn của tín hiệu.

Vấn đề che chắn EMI
EMI, nhiễu xuyên âm và điện dung ký sinh là những vấn đề chính của bảng mạch. Để xử lý nhiễu xuyên âm và EMI do tần số analog và kỹ thuật số trên bo mạch, chúng tôi đặc biệt khuyến khích tách các dấu vết. Việc sử dụng bảng mạch nhiều lớp sẽ mang lại tính linh hoạt tốt hơn trong việc xác định cách đặt dấu vết tốc độ cao sao cho các đường dẫn của tín hiệu trả về analog và kỹ thuật số cách xa nhau, đồng thời giữ tách biệt các mạch AC và DC. Việc bổ sung thêm tấm chắn và lọc khi đặt các linh kiện cũng sẽ làm giảm lượng EMI tự nhiên trên PCB.

Để đảm bảo không có khuyết tật và đoản mạch hoặc hở mạch nghiêm trọng trên bề mặt đồng, hệ thống kiểm tra quang học tự động (AIO) tiên tiến với các chức năng cao hơn và phép đo 2D sẽ được sử dụng để kiểm tra dấu vết dây dẫn và đo lường chúng. Những công nghệ này sẽ giúp các nhà sản xuất PCB tìm kiếm các rủi ro suy giảm tín hiệu có thể xảy ra.

Những thách thức về quản lý nhiệt
Tốc độ tín hiệu cao hơn sẽ khiến dòng điện qua PCB tạo ra nhiều nhiệt hơn. Vật liệu PCB dành cho vật liệu điện môi và các lớp nền lõi sẽ cần phải xử lý thỏa đáng tốc độ cao mà công nghệ 5G yêu cầu. Nếu vật liệu không đủ, nó có thể gây ra vết đồng, bong tróc, co ngót và cong vênh vì những vấn đề này sẽ khiến PCB bị hỏng.

Để đối phó với nhiệt độ cao hơn này, các nhà sản xuất sẽ cần tập trung vào việc lựa chọn vật liệu giải quyết các vấn đề về độ dẫn nhiệt và hệ số nhiệt. Phải sử dụng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao hơn, khả năng truyền nhiệt tuyệt vời và hằng số điện môi ổn định để tạo ra PCB tốt nhằm cung cấp tất cả các tính năng 5G cần thiết cho ứng dụng này.