我們應(yīng)該說第五代（5G）技術(shù)已經(jīng)到來了嗎？是的。越來越多的移動(dòng)無線通信系統(tǒng)正在升級和轉(zhuǎn)換其流程，以采用 5G 技術(shù)以更好地連接到物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。5G 令人眼花繚亂的速度將為所有使用、設(shè)計(jì)和制造使用這些系統(tǒng)的組件和應(yīng)用程序的行業(yè)帶來新的市場機(jī)會(huì)。
那么，這對高速PCB行業(yè)意味著什么呢？材料考慮將是設(shè)計(jì)和構(gòu)建 PCB 疊層時(shí)必須評估的首要方面。5G PCB 在承載和接收信號傳輸、提供電氣連接以及為特定功能提供控制時(shí)必須滿足所有規(guī)范。此外，還需要解決 PCB 設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)，例如在更高速度下保持信號完整性、處理熱管理以及如何防止數(shù)字板和模擬板之間的電磁干擾 (EMI)。
混合信號接收電路板設(shè)計(jì)
大多數(shù)系統(tǒng)現(xiàn)在都在處理 4G 和 3G PCB。這意味著組件傳輸和接收的頻率范圍從 600 MHz 到 5.925 GHz，帶寬通道為 20MHz，對于 IoT 系統(tǒng)而言為 200kHz。在為 5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，組件將根據(jù)應(yīng)用需要 28GHz、30GHz 甚至 77GHz 的毫米波頻率。對于帶寬信道，5G 系統(tǒng)將處理低于 6GHz 頻率的 100MHz 和高于 6GHz 頻率的 400MHz。
這些更高的速度和更高的頻率將要求 PCB 內(nèi)使用適當(dāng)?shù)牟牧蟻硗瑫r(shí)捕獲和傳輸較低和較高的信號，而不會(huì)出現(xiàn)信號損失和 EMI。此外，另一個(gè)問題是設(shè)備將變得更輕、更便攜、更小。由于嚴(yán)格的重量、尺寸和空間限制，PCB 材料必須靈活且輕便，同時(shí)容納電路板上的所有微電子器件。
PCB 銅走線需要遵守更細(xì)的走線和更嚴(yán)格的阻抗控制。用于 3G 和 4G 高速 PCB 的傳統(tǒng)減材蝕刻工藝可能會(huì)被改用改進(jìn)的半加材工藝。這些改進(jìn)的半加成工藝將提供更精確的軌跡線和更直的壁。
材料基板也正在重新設(shè)計(jì)。印刷電路板公司正在尋找介電常數(shù)低至 3 的材料，因?yàn)榈退?PCB 的標(biāo)準(zhǔn)材料通常為 3.5 至 5.5。更緊密的玻璃纖維編織、更低的耗散因數(shù)損耗材料和薄型銅也將成為用于數(shù)字信號的高速 PCB 的選擇，以防止信號損失并提高信號完整性。
EMI 屏蔽挑戰(zhàn)
EMI、串?dāng)_和寄生電容是電路板的主要問題。為處理由于電路板上的模擬和數(shù)字頻率而出現(xiàn)的串?dāng)_和 EMI，強(qiáng)烈建議分離走線。使用多層板將提供更大的通用性來決定如何放置高速走線，從而使模擬和數(shù)字返回信號的路徑彼此遠(yuǎn)離，同時(shí)還將交流和直流電路分開。在布置元件時(shí)添加屏蔽和濾波也應(yīng)該降低 PCB 上存在的自然 EMI 量。
為確保銅表面沒有缺陷以及關(guān)鍵的短路或開路，先進(jìn)的自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng) (AIO) 和功能更強(qiáng)大的 2D 計(jì)量將更頻繁地用于檢查導(dǎo)體的跡線以及測量他們。這些技術(shù)將幫助 PCB 制造商尋找可能的信號衰減風(fēng)險(xiǎn)。
熱管理挑戰(zhàn)
更高的信號速度將導(dǎo)致通過 PCB 的電流產(chǎn)生更高的熱量。用于介電材料和核心基板層的 PCB 材料將需要充分處理 5G 技術(shù)所需的高速。如果材料不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致銅跡線剝落、分層、收縮和翹曲，因?yàn)檫@些問題會(huì)導(dǎo)致 PCB 劣化。
為了應(yīng)對這些更高的溫度，制造商需要專注于解決導(dǎo)熱性和熱系數(shù)的材料選擇。提供更高導(dǎo)熱性、出色的熱傳遞和一致的介電常數(shù)的材料將是創(chuàng)建良好 PCB 的必要條件，該 PCB 將提供應(yīng)用所需的所有 5G 功能。
創(chuàng)建正確的 PCB 設(shè)計(jì)
隨著 5G 技術(shù)的出現(xiàn)，印刷電路板的設(shè)計(jì)將提供最佳的信號完整性、阻抗控制和熱管理。由于應(yīng)用規(guī)范的范圍，設(shè)計(jì) PCB 需要與具有處理特定材料要求的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的制造商合作，同時(shí)還要遵守 FCC 要求。
客戶還必須根據(jù)他們的運(yùn)營和應(yīng)用考慮何時(shí)開始切換到 5G。一些行業(yè)將別無選擇，只能迅速全面接受5G技術(shù)以在其細(xì)分市場中保持競爭力。其他行業(yè)可能希望花時(shí)間考慮在為 PCB 疊層選擇高速材料時(shí)仍然存在的成本增加問題。
采用和利用新技術(shù)，同時(shí)保持較低的 PCB 范圍蠕變以控制成本，將是一種微妙的平衡行為。然而，隨著 5G 技術(shù)變得更加主流，先進(jìn)的技術(shù)、材料和制造設(shè)備將被創(chuàng)造出來，為制造商提供更大的能力來滿足高速 PCB 設(shè)計(jì)和制造需求。這些技術(shù)還將提供更具競爭力的領(lǐng)域，以便客戶能夠找到符合其預(yù)算的合適 PCB 設(shè)計(jì)服務(wù)。
概括
在 Epec Engineered Technologies，我們?yōu)閺V泛的行業(yè)領(lǐng)域的客戶提供定制的按需印刷制造能力，而 5G 技術(shù)要求電路板制造商繼續(xù)投資設(shè)備和改進(jìn)工藝，以便能夠始終如一地為客戶提供 PCB這種要求苛刻的應(yīng)用程序。
