ساخت PCB برای عصر 5G

در این بخش در مورد طراحی PCB مناسب با عصر 5G و آنچه که باید قبل از ورود به فاز طراحی PCB در نظر گرفته شود، صحبت می­شود. از جمله:· نحوه انتخاب مواد مناسب در ایجاد PCBهای با قابلیت 5G· پرداختن به EMI و مسائل مربوط به مدیریت حرارتی· نقش بازرسی خودکاربا ظهور فناوری «تغییردهنده­ی بازیِ» 5G، فرصت‌های جدیدی برای بازار باز شده است. با این حال، برای اینکه صنایع از این انقلاب صنعتی سود ببرند، PCB های چند لایه باید از نظر فناوری با این بستر همگام شوند زیرا هم اکنون در قلب این انقلاب قرار دارند.آنچه در ادامه می‌آید جنبه‌های کلیدی است که باید در مورد طراحی و ساخت برد مدار برای عصر 5G مورد توجه قرار گیرد:· پذیرش سیگنال مختلطبسیاری از دستگاه های امروزی روی PCB های نسل قدیمی کار می کنند. این بدان معناست که انتقال و دریافت فرکانس ها برای این نسل قدیمی، در محدوده 600 مگاهرتز تا 5.925 گیگاهرتز (حدود 6 گیگاهرتز)، با کانال های پهنای باند 20 مگاهرتز یا 200 کیلوهرتز برای اینترنت اشیا وجود دارد. ولی فناوری 5G مطابق با برنامه به فرکانس‌های بالاتری نیاز دارد: فرکانس موج میلی‌متری (mmWave) 28، 30 یا 77 گیگاهرتز. برای کانال‌های پهنای باند، سیستم‌های 5G با فرکانس‌های 100 مگاهرتز در زیر و 400 مگاهرتز در بالای فرکانس‌های 6 گیگاهرتز سروکار خواهند داشت.برای پاسخگویی به این سرعت ها و فرکانس های بالاتر، انتخاب مواد مناسب برای جلوگیری از از دست دادن سیگنال، بسیار مهم است. این مواد همچنین باید به کوچک سازی فزاینده دستگاه ها و همچنین سبک وزن بودن و انعطاف پذیری توجه داشته باشند.علاوه بر این، مواد باید ثابت دی الکتریک پایینی داشته باشند. بافته های فایبرگلاس و مس کم شاخص دو گزینه برای این ویژگی هستند.· سپر EMIغالباً بردهای مدار 5G باید با EMI، تداخل و پارازیت مقابله کنند. برای کمک به حل این مسائل، جداسازی مسیرها در برد ضروری است. با یک برد چند لایه، به راحتی می توان مسیرهای پرسرعت را به گونه ای قرار داد که مسیرهای سیگنال های آنالوگ و دیجیتال از یکدیگر دور باشند.هم­چنین استفاده از سیستم‌های بازرسی نوری خودکار روباتیک (AOI) و اندازه‌شناسی دوبعدی در شناسایی هرگونه مشکل تخریب سیگنال کمک زیادی خواهد کرد.· مدیریت حرارتیبا سیگنال‌های پرسرعت، گرمای بیشتری نیز تولید می­شود. کنترل افزایش دما بر عهده مواد سازنده­ی PCB است. بنابراین، مهم است که موادی با هدایت حرارتی و ضرایب حرارتی بالا انتخاب شوند تا بتوانند گرمای بالایی را اتلاف کنند و یک ثابت دی الکتریک بدون تغییر داشته باشند.· جنبه های طراحیهندسه PCB نقش مهمی در طراحی PCB دارد. لمینت ها باید ضخامتی بین 1/4 و1/8 از طول موج بالاترین فرکانس کاری داشته باشند. اگر لمینت بیش از حد نازک باشد، در معرض خطر تشدید امواج از طریق هادی ها قرار می­گیرد.از نظر خطوط انتقال، نوع هادی که استفاده می کنید نقش مهمی ایفا می کند. به عنوان مثال، میکرواستریپ ها به خوبی کار می کنند، اگرچه با انتشار حالت بَدَلی در بالای 30 گیگاهرتز مشکل دارند. خطوط نواری یک گزینه عالی هستند، اما تولید آنها پرهزینه است. GCPW ها نیز به خوبی کار می کنند، اما تلفات هدایت آنها بیشتر از میکرواستریپ ها و خطوط نواری است.توصیه های دیگر برای طراحی PCB در فضای 5G :اطمینان حاصل کنید که ماده انتخابی دارای ثابت دی الکتریک پایین است.از ماسک بیش از حد لحیم کاری شده، به دلیل ظرفیت جذب رطوبت آن استفاده نکنید.اطمینان حاصل کنید که سطح مسی صاف است. یک سطح مسی نامنظم مسیر نامنظمی را ارائه می دهد که به نوبه خود تلفات مقاومتی را افزایش می دهد.از آنجایی که اتصالات با چگالی بالا به مسیرهای نازک تری نیاز دارند، تخریب سیگنال به یک مسئله اصلی تبدیل می شود. فرآیندهای سنتی تولید PCB، یعنی فرآیند کاهشی، با معایب ساخت مسیرهایی با مقطع ذوزنقه ای همراه است که بر امپدانس مسیرها تأثیر می گذارد. این مشکل را می توان با استفاده از فرآیند ساخت نیمه افزودنی حل کرد که منجر به ردیابی با دقت بیشتر می شود.با یک برد مدار 5G ، انجام مراحل بازرسی خودکار قوی ضروری است. آنها برای اطمینان از حفظ کیفیت محصول و جلوگیری از بروز هرگونه خطا و ناکارآمدی، مسیر طولانی را طی می کنند. بازرسی خودکار این بردها، به طور قابل توجهی در زمان و هزینه های ناشی از بازرسی های دستی صرفه جویی می کنند. در واقع، تکنیک‌های بازرسی خودکار، یک عامل کلیدی در غلبه بر تعدادی از چالش‌های مرتبط با 5G ، به‌ویژه چالش‌هایی که شامل کنترل امپدانس هستند، شناخته می شوند. رعایت موارد ذکر شده در این مقاله، به داشتن نرخ تولید بالا و همچنین عملکرد ثابت کمک می‌کند.