5G 네트워크가 전 세계적으로 출시됨에 따라, 그들은 연결성을 변화시키고 모바일 기술로 가능한 것의 한계를 넓힐 것을 약속합니다.. 하지만 5G의 잠재력을 최대한 활용하려면, 눈에 띄지 않는 또 다른 기술이 보조를 맞춰야 합니다 – 프린트 배선판 (PCB). 5신호 무결성을 유지하면서 우수한 고주파 성능을 달성하려면 G PCB가 필요합니다.. 5G의 모든 혜택을 누리려면, PCB 제조업체는 이러한 필수 구성 요소의 설계 및 생산 문제에 직면하고 있습니다.. 이 블로그 게시물에서는 5G PCB의 설계 및 엔지니어링 고려 사항을 자세히 살펴보겠습니다., 관련된 제조 과제와 혁신을 탐구합니다.. 바로 다이빙하자.
5G PCB 제조용 기판재료
그만큼 기질 재료 5G PCB의 성능 요구를 충족시키는 데 중요한 요소입니다.. 기판을 선택할 때 고려해야 할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.:
- 유전 상수 – 주변의 Dk 값을 낮추십시오. 2-3 신호 손실 및 누화 감소. PTFE 및 액정 폴리머 (LCP) 일반적인 낮은 Dk 옵션입니다..
- 손실 탄젠트 – 손실 탄젠트가 아래에 있는 재료 0.005 Rogers RO3000 라미네이트와 같이 mmWave 주파수에서 유전체 신호 손실을 최소화합니다..
- 열 전도성 – 높은 전력 밀도에는 상당한 열 방출이 필요합니다.. 세라믹 질화알루미늄 및 LCP는 최대 전도성을 제공합니다. 170 W/mK 및 0.67 각각 W/mK.
- 집– 기판과 부품 CTE를 일치시켜 사이클링으로 인한 솔더 조인트 및 패드 손상을 방지합니다.. 유리 강화 탄화수소는 CTE 호환성을 제공합니다..
- 수분 흡수 - 불소중합체의 낮은 수분 흡수 특성은 안정적인 전기 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다..
- 두께 – 0.1mm에서 0.3mm까지 더 얇은 유전체층으로 손실 감소, 레이어 수에 따라.
일부 실행 가능한 재료 옵션에는 다음이 포함됩니다.:
- PTFE 복합재 – mmWave 대역까지 안정적인 저손실과 합리적인 가격 제공. 레이어 개수 초과 허용 20 레이어.
- 세라믹 충전 PTFE – mmWave 애플리케이션에 최고의 성능을 제공하지만 비용이 더 많이 듭니다.. 매우 높은 주파수를 활성화합니다..
- 폴리이미드 – 더 얇은 PCB에 적합한 보다 유연한 기판. 고주파수에서 보통의 손실.
- 질화알루미늄 – 뛰어난 열 전도성과 낮은 유전 손실, 열 방출이 중요한 고전력 5G 모듈에 이상적.
- 액정 폴리머 (LCP) – 상대적으로 낮은 유전 상수 및 손실과 우수한 열 전도성.
5G PCB 설계의 과제
5G PCB 개발은 초고주파 및 데이터 전송률로 인해 이전 세대 보드에 비해 독특한 어려움을 안겨줍니다.. 5G는 새로운 기능을 가능하게 하지만, 이러한 디자인 장애물을 극복하려면 창의성과 혁신이 필요합니다..
- 한 가지 주요 장애물은 단일 보드에 혼합 신호 구성요소를 통합하는 것입니다.. 5G 시스템은 넓은 주파수 범위에서 작동해야 합니다., MHz부터 mmWave 대역까지. 하나의 PCB에서 이러한 다양한 신호를 캡처하고 처리하려면 간섭과 손실을 최소화할 수 있도록 신중한 계획이 필요합니다.. 아날로그와 디지털 레이아웃 사이의 균형을 맞추는 것이 핵심입니다..
- 멀티 기가비트 데이터 속도에서 신호 무결성을 유지하는 것도 까다롭습니다.. 더 엄격한 임피던스 허용 오차를 유지해야 합니다., 새로운 스택업 전략과 더 얇은 구리 트레이스가 필요합니다.. 라우팅 아키텍처는 왜곡을 방지하기 위해 차동 쌍 간의 길이 일치를 보장해야 합니다.. 작은 변화라도 성능을 저하시킬 수 있습니다..
- EMI를 억제하면 또 다른 장애물이 됩니다.. 마이크로파 주파수에서, 방사선 및 결합 위험 증가. 잡음에 민감한 회로와 잡음이 많은 회로 간의 신중한 레이아웃 분리가 필수적입니다.. 방출을 제한하기 위해 캔과 물리적 장벽으로 구성 요소를 차폐하는 것이 필요할 수도 있습니다..
- 열 문제는 조밀하게 포장된 고속 부품을 다룰 때 문제를 더욱 복잡하게 만듭니다.. 신중하게 선택한 유전체 재료는 뜨거운 칩과 트레이스에서 과도한 열을 열 완화 구조로 전도하는 데 도움이 될 수 있습니다.. 열 요구 사항을 염두에 두고 스택업 및 평면 분포를 엔지니어링하는 것이 중요합니다..
위압적이면서도, 스마트한 설계 방식을 통해 이러한 과제를 극복할 수 있습니다.. 시뮬레이션, 프로토타이핑, 설계 검토는 모두 제조가 시작되기 전에 성능을 검증하는 데 도움이 됩니다.. 최종 결과는 최첨단 연결성을 제공할 준비가 된 5G PCB가 될 것입니다..
5G 회로 기판 설계를 위한 팁
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저손실 유전체 재료 사용
PTFE와 같은 유전체 재료 사용 (테프론) 5G 보드에는 고주파 신호 손실을 최소화하기 위해 세라믹 충전 PTFE가 필수입니다.. 이 물질은 다음과 같은 유전 상수를 가집니다. 3.5, 5G 데이터 속도에서 차동 쌍에 필요한 더 좁은 트레이스 간격을 허용하려면 낮을수록 좋습니다.. 또한 재료는 과도한 신호 감쇠를 방지하기 위해 손실 탄젠트가 매우 낮아야 합니다..
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제어된 임피던스 유지
5G 데이터 속도로, 유지 100 옴 차동 임피던스는 신호 무결성에 매우 중요합니다.. 이는 주의가 필요하다 추적 폭 사용되는 스택업 재료에 따른 간격 조정. 목표 임피던스를 달성하려면 임피던스 계산기를 면밀히 따라야 합니다.. 스큐를 방지하려면 차동 쌍 사이의 전기적 길이를 일치시켜야 합니다.. 트레이스의 스텁 또는 비아를 최소화해야 합니다..
추가 읽기: 목표 PCB 임피던스 제어를 달성하는 방법?
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적절한 레이어 스택 통합
임피던스 제어 및 EMI 차폐 제공을 위해 신호 레이어 옆에 견고한 기준면이 포함되어야 합니다.. 레이어 수는 적당하게 유지되어야 합니다., 주위에 4-8 레이어. 레이어가 너무 많으면 비용이 증가하고 성능이 저하될 수 있습니다.. 대칭형 스트립라인 구성이 가장 잘 작동합니다., 신호-평면-신호 또는 신호-평면-신호-평면이 이상적입니다..
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신중한 레이아웃 기술 구현
아날로그와 디지털 섹션은 서로 분리되어야 합니다., 레이아웃의 거리와 방향을 통해 결합이 방지됨. 추적 길이를 최소화해야 합니다., 가능할 때마다 표면 실장 패시브 사용. 열 비아 또는 슬러그를 사용하여 뜨거운 부품 아래에 열 완화 제공. 캔과 같은 EMI 차폐 구조 추가, 가드 흔적, 또는 해자.
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부드러운 레이어 전환 관리
레이어 간 트레이스가 전환되는 경우, 테이퍼, 모따기, 신호 반사를 유발하는 임피던스 불연속성을 방지하려면 눈물방울을 사용해야 합니다.. 구성 요소 패드를 내부 레이어로 전환할 때도 동일한 주의를 기울여야 합니다..
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테스트를 통해 성능 검증
네트워크 분석기를 사용하려면 테스트 포인트가 포함되어야 합니다., TDR, 임피던스를 검증하기 위한 기타 테스트 장비, 손실, 주파수에 따른 잡음. PCB 제조 중에도 철저한 자동 광학 및 전기 검사를 수행하여 결함을 찾아내야 합니다..
5G 회로 기판의 응용
5G 회로 기판은 다음과 같은 다양한 애플리케이션에서 훨씬 빠른 데이터 속도와 낮은 대기 시간을 가능하게 합니다.:
- 스마트폰 – 5G 회로 기판을 통해 스마트폰은 5G 네트워크의 더 빠른 데이터 속도와 더 낮은 대기 시간을 활용할 수 있습니다..
- 정제 – 5G-연결 태블릿은 비디오 스트리밍과 같은 활동을 위한 초고대역폭의 이점을 누릴 수 있습니다..
- 웨어러블 – 스마트워치 및 피트니스 트래커와 같은 장치는 상시 연결을 위해 5G 보드를 활용합니다..
- 자율주행자동차 – 자율주행차 센서에서 대량의 데이터를 전송하려면 5G 보드가 필요하다.
- 공업 자동화 – 로봇 연결, 공장의 PLC와 센서를 무선으로 5G 보드를 사용.
- 디지털 건강 – 5G PCB는 고해상도 의료 영상 및 환자 데이터를 스트리밍할 수 있습니다..
- 스마트 시티 – 교통 감시, 가로등 등 인프라를 5G로 연결 가능.
- 가상 현실 – 5G 회로 기판으로 HD 비디오로 무선 VR 헤드셋 구현 가능.
- 사물 인터넷 – 기기 연결, 미터, 5G를 통한 추적기.
마지막 생각들
5G 네트워크의 출현은 무선 연결의 새로운 영역을 나타냅니다., 그러나 잠재력을 완전히 발휘하려면 이러한 최첨단 시스템을 위한 PCB 기술의 발전이 필요합니다.. 디자인과 제작의 장애물이 상당하지만, 그들은 극복할 수 없는 것이 아니다. 세심한 소재 선택을 통해, 제어된 임피던스 관행, 견고한 레이어 스택업, 열 관리, 그리고 엄격한 테스트, PCB 엔지니어는 이러한 과제를 극복하고 고성능 5G 회로 기판을 제공할 수 있습니다.. 재료 과학 및 제조 공정이 계속해서 성숙해짐에 따라, 5G PCB의 성능은 더욱 향상될 것입니다.
