С появлением «революционной» технологии 5G планируется открыть ряд новых рыночных возможностей. Однако, чтобы отрасли могли извлечь выгоду из этой промышленной революции, многослойные печатные платы должны идти в ногу с технологическим прогрессом, поскольку они лежат в основе этой революции.
Ниже приведены ключевые аспекты, которые необходимо учитывать при проектировании и производстве печатных плат для «эпохи 5G».
Прием смешанных сигналов
Многие современные устройства работают на печатных платах старого поколения. Это означает, что передача и прием частот находятся в диапазоне от 600 МГц до 5,925 ГГц с полосой пропускания каналов 20 МГц или 200 кГц для интернет вещей (IoT). Однако для 5G потребуются частоты миллиметрового диапазона (миллиметровые волны) 28, 30 или 77 ГГц в соответствии с приложением. Что касается каналов с полосой пропускания, системы 5G будут работать с частотами 100 МГц ниже и 400 МГц прямо над частотами 6 ГГц.
Чтобы удовлетворить эти скорости и частоты, выбор материалов имеет решающее значение с точки зрения предотвращения потери сигнала. Материалы также должны соответствовать возрастающей миниатюризации устройств, а также быть легкими и гибкими.
Кроме того, материалы должны иметь низкую диэлектрическую проницаемость. Двумя такими вариантами являются переплетения из стекловолокна и плоской меди.
Защита от электромагнитных помех
Часто печатным платам 5G приходится бороться с электромагнитными помехами, перекрестными помехами и паразитной емкостью. Чтобы решить эти проблемы, необходимо, чтобы дорожки были разделены. С многослойной платой легко расположить проводящие дорожки таким образом, чтобы маршруты для аналоговых и цифровых сигналов были удалены друг от друга.
Использование роботизированных систем автоматизированного оптического контроля (AOI) и двухмерной метрологии будет иметь большое значение для выявления любых проблем, связанных с ухудшением качества сигнала.
Проблемы терморегулирования
С «высокоскоростными» сигналами также приходит большее выделение тепла, и материалы печатной платы должны справляться с повышением температуры. Таким образом, важно выбирать материалы с высокой теплопроводностью и тепловыми коэффициентами, чтобы они обладали высокой теплоотдачей и постоянной диэлектрической проницаемостью.
Аспекты дизайна
Геометрия печатной платы играет решающую роль в разработке печатной платы. Толщина ламината должна составлять от 1/4 до 1/8 длины волны наивысшей рабочей частоты. Если ламинат слишком тонкий, вы рискуете вызвать резонансные волны через проводники.
Что касается линий передачи, то тип проводника, который вы используете, играет важную роль. Микрополоски работают хорошо, хотя у них есть проблемы с распространением паразитных мод на частотах выше 30 ГГц. Полосковые линии — отличный вариант, но их производство дорого обходится. GCPW также хорошо работают, но их потери проводимости выше, чем у микрополосков и полосковых линий.
Вот несколько рекомендаций по проектированию печатных плат в пространстве 5G:
- Убедитесь, что выбранный материал имеет низкую диэлектрическую проницаемость.
- Не используйте слишком много паяльной маски из-за ее способности впитывать влагу.
- Убедитесь, что медные дорожки гладкие. Неровная медная поверхность приведет к увеличению резистивных потерь.
- Поскольку межсоединения с высокой плотностью соединений требуют более тонких дорожек, ухудшение сигнала становится серьезной проблемой. Традиционные процессы производства печатных плат, а именно субтрактивный процесс, имеют недостаток, заключающийся в создании дорожек с трапециевидным поперечным сечением, что влияет на их импеданс. Эта проблема может быть решена с помощью полуаддитивного процесса изготовления печатной платы, что позволяет получить более точные дорожки.
- При использовании печатной платы 5G крайне важно выполнять надежные процедуры автоматической проверки. Они имеют большое значение для обеспечения поддержания качества продукта, а любые ошибки и неэффективность выводятся на первый план. Кроме того, они значительно экономят время и расходы, связанные с осмотром вручную. Фактически, автоматизированные методы проверки являются ключевыми факторами в преодолении ряда проблем, связанных с 5G, особенно тех, которые связаны с контролем импеданса.
Соблюдение приведенных выше советов поможет обеспечить высокую надежность, а также стабильную производительность.
