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5G技術對高速PCB的挑戰

發布時間: 2020/11/4 10:43:14

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  5G時代已經到來,越來越多的移動無線通信系統正在進行升級和轉換,以采用5G技術來更好地連接到物聯網(IoT)。5G令人驚訝的速度将為所有使用、設計和制造系統組件和應用程序的行業打開新的市場機會。


  這對高速PCB行業意味着什麼呢?


  首先,在設計和構建PCB疊層時,必須優先考慮材料方面的問題。5G PCB在承載和接收信号傳輸,提供電氣連接以及提供針對特定功能的控制時,必須滿足所有規範。此外,将需要解決鸭脖网:PCB设计的挑戰,例如以較高的速度保持信号完整性,散熱管理以及如何防止數據和闆之間的電磁幹擾(EMI)。


  混合信号接收電路闆設計


  現在,大多數系統都在處理4G和3G PCB。這意味着組件的發射和接收頻率範圍為600 MHz到5.925 GHz,帶寬通道為20MHz,或物聯網系統的200kHz。在為5G網絡系統設計PCB時,根據應用,這些組件将需要28GHz,30GHz甚至77GHz的毫米波頻率。對于帶寬信道,5G系統将在6GHz頻率以下處理100MHz,并在6GHz頻率以上處理400MHz。


  這些更高的速度和更高的頻率将要求PCB内使用合适的材料來同時捕獲與傳輸較低和較高的信号,而又不會出現信号損失和EMI。還有一個問題是設備将變得更輕,更便攜,更小。由于具有嚴格的重量,尺寸和空間限制,PCB材料必須靈活且輕巧,才能容納電路闆上的所有微電子器件。


  對于PCB銅走線,必須遵循更細的走線和更嚴格的阻抗控制 。可将用于3G和4G高速PCB的傳統減法蝕刻工藝切換為修改的半加法工藝。這些改進的半加法工藝将提供更精确的迹線和更直的牆。


  材料基材也正在重新設計。印刷電路闆公司正在研究介電常數低至3的材料,因為低速PCB的标準材料通常為3.5至5.5。更緊密的玻璃纖維編織,較低的損耗因數損耗材料和低剖面的銅也将成為用于數字信号的高速PCB的選擇,從而防止信号損耗并提高信号完整性。


  EMI屏蔽問題


  EMI,串擾和寄生電容是電路闆的主要問題。為了應對由于闆上的模拟和數字頻率而産生的串擾和EMI,強烈建議分開走線。使用多層闆将提供更好的通用性,以決定如何放置高速走線,從而使模拟和數字返回信号的路徑相互遠離,同時使交流和直流電路保持分開。布置元件時增加屏蔽和濾波也應降低PCB上的自然EMI量。


  為了确保銅表面上沒有缺陷以及嚴重的短路或斷路,會使用具有更高功能的先進的自動光學檢查系統(AIO)和2D計量檢查導體的走線并進行測量他們。這些技術将幫助PCB制造商尋找可能出現的信号劣化風險。


  散熱管理挑戰


  較高的信号速度将導緻通過PCB的電流産生更多的熱量。用于介電材料和核心基闆層的PCB材料将需要充分處理5G技術所需的高速。如果材料不足,則可能導緻銅走線,剝落,收縮和翹曲,因為這些問題會導緻PCB變質。


  為了應對這些更高的溫度,制造商将需要專注于解決導熱系數和熱系數問題的材料選擇。必須使用具有更高導熱性,出色的熱傳遞和一緻的介電常數的材料來制造出良好的PCB,以提供該應用所需的所有5G功能。


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