1. Réamhrá
1.1 Réabhlóid 5G agus Dúshláin PCB
Is ionann rolladh amach domhanda na teicneolaíochta gan sreang 5G agus an claochlú is suntasaí i mbonneagar teileachumarsáide ó tháinig 4G LTE ar an bhfód. Ag feidhmiú thar dhá bhanda minicíochta ar leith faoi bhun 6 GHz le haghaidh clúdach leathan agus minicíochtaí tonnta milliméadair (mmTonn) idir 24 agus 77 GHz le haghaidh clúdach thar a bheith ard.
Éilíonn líonraí 5G cruinneas gan fasach i ndearadh cláir chiorcaid phriontáilte (PCB). Murab ionann agus feidhmchláir PCB traidisiúnta, ní mór do chórais 5G minicíochtaí comhartha a láimhseáil ina bhféadfadh fiú lochtanna dearaidh micreascópacha meath tubaisteach ar fheidhmíocht a chur faoi deara.
De réir anailíse tionscail, táthar ag súil go sáróidh margadh domhanda bonneagair 5G $47.7 billiún faoi 2027, rud a spreagfaidh éileamh ollmhór ar réitigh PCB ardfheidhmíochta. Cruthaíonn an fás seo deiseanna agus dúshláin araon do dhearthóirí PCB a chaithfidh máistreacht a fháil ar an ngaol casta idir airíonna ábhartha, cumraíocht sraithe, agus iompar comhartha ag minicíochtaí raidió. Ní uasghrádú incriminteach amháin atá san aistriú ó 4G go 5G, éilíonn sé athmhachnamh bunúsach ar ailtireacht cruachta PCB.
Fíor 1 – speictream minicíochta le bandaí faoi bhun 6 GHz agus mmWave aibhsithe
1.2 Ról ríthábhachtach Dearaidh Cruachta i bhFeidhmíocht 5G
Is é an PCB, atá bunaithe go cúramach ar shraitheanna copair, ábhair thréleictreacha, agus foshraitheanna croí, an bunús ar a bhfuil sláine an chomhartha 5G ag brath. Ag minicíochtaí tonnta mm, iompraíonn fuinneamh leictreamaighnéadach de réir prionsabail a bhfuil cuma beagnach contrártha orthu do dhearthóirí atá cleachtaithe le feidhmchláir minicíochta níos ísle. Laghdaíonn tonnfhaid na gcomharthaí go scála milliméadar, rud a fhágann...
Is foinsí móra frithchaitheamh agus caillteanais comhartha iad gnéithe cosúil le stubaí trína chéile agus neamhleanúnachas riain a bhí neamhshuntasach ag 1 GHz ag 28 GHz.
Caithfidh cruachadh PCB 5G atá deartha i gceart freastal ar roinnt riachtanas iomaíocha ag an am céanna: bacainn rialaithe chun frithchaitheamh comhartha a chosc, caillteanas íseal ionchuir chun neart comhartha a chaomhnú, sciatháil éifeachtach cur isteach leictreamaighnéadach (EMI) chun traschaint idir ciorcaid a chosc, agus bainistíocht theirmeach láidir chun teas a scaipeadh ó aimplitheoirí RF atá ocrasach ar chumhacht. Bíonn tionchar díreach ag cumraíocht an chruachtha ar gach ceann de na paraiméadair seo, rud a fhágann gurb é an cinneadh is criticiúla é i bpróiseas deartha PCB 5G ar fad.
2. Tuiscint a fháil ar Riachtanais PCB 5G
2.1 Speictream Minicíochta 5G agus Saintréithe Comharthaí
Bandaí Faoi-6 GHz: Bunús le haghaidh Clúdach Forleathan
Is ionann an speictream faoi bhun 6 GHz, a chuimsíonn minicíochtaí ó 600 MHz go 6 GHz, agus cnámh droma clúdaigh 5G. Soláthraíonn na minicíochtaí níos ísle seo na tréithe iomadúcháin is gá le haghaidh imscaradh líonra achair fhairsing, rud a thairgeann treá foirgnimh níos fearr agus raon níos faide i gcomparáid le mmWave. Ó thaobh dearadh PCB de, cuireann comharthaí faoi bhun 6 GHz dúshláin mheasartha i láthair atá níos déine ná 4G LTE ach níos lú dian ná feidhmchláir mmWave.
Bandaí Tonnta mm (24-77 GHz): Riachtanais Chinnteachta Foircneacha Ag 28 GHz, bíonn tonn mhilliméadar 5G ag feidhmiú go príomha sna bandaí 24 GHz, 28 GHz, 39 GHz, agus 77 GHz, agus brúnn sé teicneolaíocht PCB go dtí a teorainneacha. Ag 28 GHz, níl ach 5.7 mm i dtonnfhad i lannán tipiciúil Rogers RO4350B (Dk = 3.48). Ciallaíonn sé seo nach mbíonn ach 1.4 mm ag stumpa ceathrú tonnfhaid a bhfuil fad athshondais chriticiúil aige. Bíonn vias traidisiúnta trí-phoill phlátáilte, a fhágann stumpaí 2-3 mm de ghnáth, ina n-athshondóirí seadánacha suntasacha ar féidir leo sláine an chomhartha a scriosadh go hiomlán.
Fíor 2 – Comparáid mhionsonraithe tonnfhaid a thaispeánann toisí fisiceacha
2.2 Príomhpharaiméadair Leictreacha le haghaidh Cruach-Up 5G
Rialaíonn roinnt paraiméadair leictreacha feidhmíocht PCB 5G, agus éilíonn gach ceann acu machnamh cúramach le linn dearadh cruachta. Cinneann an tairiseach tréleictreach (Dk nó εr) luas iomadú comhartha agus luachanna impedance rialaithe. I gcás feidhmchlár 5G, tá cobhsaíocht Dk thar a bheith tábhachtach thar an minicíocht agus an teocht araon. Beidh éagsúlachtaí impedance mar thoradh ar ábhar a athraíonn a Dk 5% thar theocht a ghinfidh frithchaitheamh agus a laghdaíonn sláine an chomhartha i gciorcaid RF beachta.
Déanann an fachtóir diomailt (Df), ar a dtugtar tadhlaí caillteanais (tan δ) freisin, caillteanais tréleictreacha a chainníochtú. Taispeánann an FR-4 caighdeánach luachanna Df de 0.015-0.020 ag 10 GHz, agus baintear amach ag ábhair ardfheidhmíochta cosúil le Rogers RO3003 0.0010 ag an minicíocht chéanna, feabhas 15-20x.
Tá lamháltais rialaithe impedance ag teannadh go mór le haghaidh feidhmchlár 5G. Cé gur leor lamháltas impedance ±10% do go leor feidhmchlár, is gnách go mbíonn rialú ±5% nó níos doichte ag teastáil le haghaidh ciorcaid RF 5G.
| ábhar | Dailleictreach Tairiseach (Dk) | fachtóir diomailt (Df) | Feidhmchlár is Fearr |
| Caighdeán FR-4 | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | Digiteach, faoi bhun 6 GHz neamhchriticiúil |
| Rogers RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | RF faoi bhun 6 GHz, mmTonn éifeachtach ó thaobh costais de |
| Rogers RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | Stáisiúin bonn mmWave ardfheidhmíochta |
| RT/duroid 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | Caillteanas thar a bheith íseal >20 GHz, eagair chéimnithe |
Tábla 1: Comparáid ábhar lannaithe ardmhinicíochta le haghaidh feidhmchlár PCB 5G
2.3 Riachtanais Fhisiceacha agus Theirmeacha
De ghnáth, bíonn 10-16 shraith chopair ag teastáil ó PCBanna 5G chun freastal ar riachtanais ródaithe dlúth tarchuradóirí RF nua-aimseartha, próiseálaithe bonnbhanda, ciorcaid bainistíochta cumhachta, agus comhéadain dhigiteacha gaolmhara. Tá teicneolaíocht idirnasctha ard-dlúis (HDI) ina bhfuil micrea-vias chomh beag le 0.1 mm ar trastomhas, vias dalla agus adhlactha, agus ródaíocht aon-shraith riachtanach chun an dlús comhpháirte a éilíonn comhtháthú córais 5G a bhaint amach agus cosáin chomhartha impedance rialaithe á gcothabháil ag an am céanna.
Cuireann bainistíocht theirmeach dúshláin shuntasacha i láthair i ndearaí 5G. Is féidir le haimplitheoirí cumhachta in iarratais stáisiún bonn 50-100 vata a scaipeadh, rud a ghineann spotaí te áitiúla a shroicheann 85-100°C le linn oibríochta. Ní mór go mbeadh seoltacht theirmeach leordhóthanach (≥1.5 W/m·K) ag an tsubstráit PCB chun an teas seo a scaipeadh ar fud limistéar an bhoird agus é a aistriú chuig doirteal teasa nó córais bhainistíochta theirmeacha. Cinntíonn friotaíocht ardteochta, a thomhaistear mar Innéacs Teirmeach Coibhneasta (RTI) de ≥150°C, cobhsaíocht ábhair faoi dhálaí oibriúcháin leanúnacha.
Tá lamháltais déantúsaíochta ag teannadh go mór i gcás PCBanna 5G. Cruinneas clárúcháin, ní mór don chruinneas ailínithe idir sraitheanna copair ±75 μm (±3 mils) nó níos fearr a bhaint amach d'fheidhmchláir mmWave, i gcomparáid le ±150 μm do dhearaí traidisiúnta.
3. Roghnú Ábhar le haghaidh Cruachadóireachtaí 5G
3.1 Ábhair Lannaithe Ard-Minicíochta
Ábhair Rogers: Caighdeán Tionscail le haghaidh Feidhmíochta RF
Tá lannáin ardmhinicíochta Rogers Corporation anois mar an caighdeán de facto d'fheidhmchláir PCB 5G, ag tairiscint airíonna tréleictreacha atá deartha go cúramach a fhanann cobhsaí thar raonta minicíochta agus teochta leathana. Baintear cothromaíocht den scoth amach idir feidhmíocht RF agus indéantacht sa tsraith RO4000, go háirithe RO4350B. Le tairiseach tréleictreach de 3.48 ± 0.05 agus fachtóir diomailt de 0.0037 ag 10 GHz, soláthraíonn RO4350B rialú impedance intuartha agus teicnící próiseála caighdeánacha FR-4 á n-úsáid aige gan aon chóireálacha speisialta trí thrí nó paraiméadair druileála modhnaithe ag teastáil.
I gcás feidhmchlár a éilíonn caillteanas níos ísle fós, seachadann an tsraith RO3000 feidhmíocht eisceachtúil. Baintear amach airíonna Df de 0.0010 agus Dk de 3.00 ag RO3003, lena thógáil PTFE líonta le ceirmeach, a fhanann comhsheasmhach go suntasach ó 10 MHz go 40 GHz. Sármhaith an t-ábhar seo i ndearaí aimplitheoirí cumhachta stáisiúin bonn agus in iarratais eile ina mbíonn tionchar ag gach deichiú cuid de dB de chaillteanas ionchuir ar fheidhmíocht an chórais. Tagann costais ábhair níos airde (de ghnáth 3-5x RO4350B) agus riachtanais déantúsaíochta níos déine mar thoradh ar an gcomhbhabhtáil.
Fíor 3 – Radharc trasghearrthach de thógáil lannaithe Rogers RO4350B ina bhfuil scragall copair, córas roisín, agus athneartú gloine.
3.2 FR-4 in Feidhmchláir 5G: Tuiscint a fháil ar na Teorainneacha
Tá an caighdeán FR-4 fós inmharthana do chodanna sonracha de dhearthaí 5G, go háirithe rannóga próiseála comharthaí digiteacha, líonraí dáilte cumhachta, agus feidhmchláir faoi bhun 6 GHz ina bhfuil riachtanais fheidhmíochta RF níos lú déine. Is féidir le FR-4 ardchaighdeáin nua-aimseartha ó mhonaróirí cosúil le Shengyi, Panasonic, agus ITEQ luachanna Df de 0.012-0.015 a bhaint amach ag 5 GHz agus córais roisín agus athneartaithe gloine cuí á n-úsáid.
inghlactha do go leor cosáin comhartha faoi bhun 6 GHz.
Mar sin féin, bíonn teorainneacha FR-4 níos soiléire ag minicíochtaí níos airde. De ghnáth, athraíonn Dk an ábhair ±10% ar fud an raoin teochta oibriúcháin (-40°C go +85°C), i gcomparáid le ±2% i gcás lannáin ardmhinicíochta. Aistrítear an t-athrú seo go luaineachtaí impedance a d'fhéadfadh earráidí giotán de bharr machnaimh a chur faoi deara i gcomhéadain dhigiteacha ardluais agus feidhmíocht an chórais RF a dhíghrádú. Ina theannta sin, cruthaíonn athneartú gloine FR-4 éagsúlachtaí áitiúla i Dk éifeachtach an 'éifeacht fíodóireachta snáithíní' a éiríonn ina fhadhb do rianta a ritheann ag uillinneacha claonta leis an bpatrún snáithín gloine.
3.3 Straitéisí Cruachta Hibrideacha: Feidhmíocht agus Costas a Bharrfheabhsú
Cuireann cruachta hibrideacha ina gcomhcheanglaítear lannáin ardmhinicíochta le FR-4 cur chuige den scoth ar fáil chun feidhmíocht agus costas a chothromú i ndearaí casta 5G. Sa phríomhstraitéis, ní chuirtear ábhair chostasacha ísealchaillteanais ach amháin san áit a dtaistealaíonn comharthaí RF, agus FR-4 eacnamaíoch á úsáid le haghaidh sraitheanna istigh a iompraíonn comharthaí digiteacha, dáileadh cumhachta, agus tacaíocht mheicniúil. D’fhéadfadh cruachta hibrideach tipiciúil Rogers RO4350B a úsáid don dá shraith sheachtracha (L1 agus L12 i ndearadh 12 shraith) áit a bhfuil línte tarchuir micristiallacha RF, agus croíleacáin FR-4 ina bhfuil na sraitheanna istigh.
Fíor 4 – Léaráid thrasghearrthach de chruach hibrideach 12 shraith ina bhfuil sraitheanna seachtracha Rogers RO4350B le haghaidh comharthaí RF
4. Straitéisí Cumraíochta Sraitheanna le haghaidh 5G
4.1 Prionsabail Bhunúsacha Cruachta
Sula ndéantar tumadh isteach i gcumraíochtaí ciseal sonracha, rialaíonn roinnt prionsabal bunúsacha gach dearadh cruachta PCB 5G gairmiúil. Is í siméadracht an bhreithniú déantúsaíochta is tábhachtaí: ní mór an cruachadh a chothromú timpeall lárlíne an bhoird chun cosc a chur ar chasadh le linn lannaithe agus timthriall teirmeach. Ciallaíonn sé seo meáchain chopair, tiús croí, agus comhaireamh réamhphlandaithe a mheaitseáil ar thaobhanna urchomhaireacha an phlána lárnaigh. Lúbfaidh bord atá trom ar chopar ar thaobh amháin cosúil le sceallóga prátaí tar éis sádrála athshreafa - toradh doghlactha do thionóil RF beachtais.
Tá comharsanacht an eitleáin tagartha chomh tábhachtach céanna: ba chóir go mbeadh eitleán talún nó cumhachta gan bhriseadh díreach in aice le gach ciseal comhartha. Soláthraíonn sé seo an cosán fillte íseal-ionduchtais a theastaíonn ó chomharthaí ardmhinicíochta agus ag an am céanna an ciseal comhartha a chosaint ó chur isteach.
Baineann péireáil sraitheanna le sraitheanna comharthaí a ghrúpáil de réir feidhme agus riachtanas leictreacha. Ba chóir péirí difreálacha ardluais a threorú ar an tsraith chéanna, agus meaitseáil faid á baint amach trí ródaíocht serpentine seachas péirí a roinnt trasna sraitheanna. De ghnáth, bíonn sraitheanna comharthaí RF suite i sraitheanna seachtracha inar féidir iad a chur i bhfeidhm mar línte tarchuir micristialla, rud a sholáthraíonn rochtain éasca le haghaidh tiúnadh agus dífhabhtaithe.
4.2 Cruacháil 8 Sraith: Pointe Iontrála do Dhearaí 5G
Is ionann cruachadh 8-shraith agus an líon íosta praiticiúil sraitheanna le haghaidh feidhmchlár bunúsacha 5G amhail gléasanna Idirlín na Rudaí (IoT), raidiónna beaga cealla, nó modúil RF simplí faoi bhun 6 GHz. Cé go bhfuil sé teoranta i gcomparáid le líon níos airde sraitheanna, is féidir le struchtúr 8-shraith dea-dheartha tacú go héifeachtach le dearaí measartha casta le smacht cúramach ar ródaíocht agus socrúchán comhpháirteanna.
Cumraíocht 8 Sraith Molta:
∙ Sraith 1: Comhartha RF & Ardluais Chriticiúil (micreastiall, 50Ω)
∙ Sraith 2: Plána Talún (an príomhchonair fillte RF)
∙ Sraith 3: Comharthaí Digiteacha Ardluais (stialllíne, difreálach 50Ω nó 100Ω) ∙ Sraith 4: Plána Cumhachta (scoilt +3.3V, +1.8V)
∙ Sraith 5: Plána Cumhachta (scáthánaithe: +3.3V, scoilt +1.8V)
∙ Sraith 6: Comharthaí Digiteacha Ardluais (striplíne, ortagónach le L3)
∙ Sraith 7: Plána Talún (cosán fillte tánaisteach)
∙ Sraith 8: Comhartha RF & Ardluais Chriticiúil (micreastiall, 50Ω)
Soláthraíonn an chumraíocht seo siméadracht (L1-L2-L3-L4 scáthánaithe ar L8-L7-L6-L5), cinntíonn sé go bhfuil plána tagartha cóngarach do gach ciseal comhartha, agus cuireann sé plánaí cumhachta sa lár áit a bhfreastalaíonn a dtoilleas is fearr ar dhíchúpláil. D’fhéadfadh tiús tréleictreach tipiciúil a bheith mar seo a leanas: L1-L2 = 6 mils (RO4350B le haghaidh RF), L2-L3 = 8 mils (croí), L3-L4 = 14 mils (réamh-ullmhaithe), L4-L5 = 20 mils (croí), scáthánaithe go siméadrach le L8.
4.3 Cruacháil 12-Shraith: Feidhmchláir 5G Ardleibhéil
I gcás modúil stáisiúin bonn córas 5G sofaisticiúla, eagair ollmhóra antenna MIMO, nó fóin chliste ardleibhéil, soláthraíonn cruachadh 12 shraith an dlús ródaithe agus an fheidhmíocht sláine comhartha atá riachtanach le haghaidh torthaí is fearr. Cuireann na sraitheanna breise ar chumas...
aonrú iomlán ar rannóga RF, digiteacha agus cumhachta agus ilphlánaí talún á soláthar acu le haghaidh sciath níos fearr.
Cumraíocht 12-Shraith Optamaithe do mmWave:
∙ Sraith 1: Sraith Comhartha RF A (biathanna antenna tonnta mm, micristiall 50Ω) ∙ Sraith 2: Plána Talún A (príomhfhilleadh RF, 1 unsa Cu)
∙ Sraith 3: Sraith Comhartha RF B (cosáin RF tánaisteacha, líne stiall 50Ω)
∙ Sraith 4: Plána Talún B (aonrú agus filleadh RF, 1 unsa Cu)
∙ Sraith 5: Plána Cumhachta A (cumhacht RF: soláthar PA +5V, 2 unsa Cu)
∙ Sraith 6: Digiteach Ardluais (SerDes, DDR, PCIe stripline)
∙ Sraith 7: Digiteach Ardluais (ródaíocht ortagónach go L6)
∙ Sraith 8: Plána Cumhachta B (Cumhacht dhigiteach: +3.3V, +1.8V, scoilteanna +1.2V, 2 unsa Cu) ∙ Sraith 9: Plána Talún C (filleadh digiteach agus sciath, 1 unsa Cu)
∙ Sraith 10: Comharthaí & Ródaireacht Ísealluais (rialú, I2C, SPI)
∙ Sraith 11: Plána Talún D (an tsraith sciath deiridh, 1 unsa Cu)
∙ Sraith 12: Sraith Comhartha RF C (RF tánaisteach, socrúchán comhpháirteanna, micristiall 50Ω) Soláthraíonn an chumraíocht SGSGPSSPGSGS seo feidhmíocht eisceachtúil: cruthaíonn ceithre phlána talún ar leithligh bacainní sciatha iolracha, tá sraitheanna RF scoite go hiomlán ó thorann lasctha digiteach, agus cuireann ródaíocht RF stialllíne ar L3 sciath den scoth ar fáil do chosáin íogaire. Coinníonn an cruachadh siméadracht faoin bplána lárnach L6-L7.
Fíor 5 – Trasghearradh mionsonraithe de chruach PCB 5G 12-chiseal a thaispeánann tiús na sraitheanna, meáchain chopair, agus comhartha/eitleán
5. Teicnící Talúnaithe do PCBanna 5G
5.1 Bunúsacha Talmhaíochta le haghaidh Dearadh Ard-Minicíochta
Ag minicíochtaí arda, ní pointe tagartha nialasach-voltais amháin atá sa talamh ach struchtúr leictreamaighnéadach casta a bhfuil a iompar i réim ar fheidhmíocht sláine an chomhartha. An prionsabal bunúsach: sreabhann sruthanna fillte ardmhinicíochta go díreach faoina rianta comhartha gaolmhara, ag leanúint chonair an fhriotaíocht íosta. Ní bhraitheann an cosán seo ar fhriotaíocht DC ach ar shruthanna fillte ionduchtais a dhíríonn go nádúrtha i réigiún an chúplála uasta réimse maighnéadaigh leis an seoltóir comhartha.
Ciallaíonn an éifeacht craicinn ag minicíochtaí tonnta mm nach sreabhann sruthanna fillte ach sna cúpla céad nanaiméadar is airde de dhromchla an eitleáin talún. Fágann sé seo go bhfuil bailchríoch dromchla agus acmhainneacht ocsaídiúcháin thar a bheith tábhachtach; taispeánann copar tartaithe friotaíocht RF níos airde ná copar geal. Ar an gcúis seo, sonraíonn go leor dearthóirí bailchríocha dromchla ENIG (Ór Tumtha Nicil Gan Leictreachas) ar eitleáin talún i limistéir RF criticiúla, in ainneoin an ionduchtais bhreise bhig a thugann an ciseal nicil isteach.
5.2 Cur i bhFeidhm Plána Talún Soladach
Is é plána talún leanúnach, gan bhriseadh an ghné is tábhachtaí d'aon charn PCB ardminicíochta. Smaoinigh ar an bplána talún mar dhromchla locha atá réidh go foirfe do shruthanna fillte - cruthaíonn aon bhac (folús, sliotán, gearradh amach) suaitheadh a radaíonn fuinneamh agus a léiríonn comharthaí. I gcás feidhmchlár 5G, ní féidir sláine an phlána talún a chaibidliú: ba chóir go síneadh gach plána talún ó imeall go imeall den bhord le cur isteach íosta.
Nuair nach féidir scoilteanna ar an eitleán talún a sheachaint, b'fhéidir chun codanna analógacha agus digiteacha a dheighilt, nó chun faoiseamh teirmeach a chruthú timpeall ar phoill gléasta, bain úsáid as toilleoirí fuála chun an bhearna a dhroicheadú. Cuir toilleoirí 0.1 μF nó níos lú ag eatraimh 1-2 orlach feadh an scoilte, ag soláthar gearrchiorcad AC ag minicíochtaí RF agus aonrú DC á choinneáil. Ná treoraigh comharthaí ardluais ná RF trasna scoilteanna ar an eitleán talún riamh; má bhíonn ar rian scoilt a thrasnú, treoraigh é go hingearach chun an limistéar lúibe a íoslaghdú agus cuir trí thalamh leis díreach in aice leis an bpointe trasnaithe.
5.3 Fuáil Trí agus Teicnící Fálú Talún
Tá suíomh straitéiseach na vias talmhaithe chun eitleáin talmhaithe a nascadh idir sraitheanna ar cheann de na gnéithe is criticiúla ach is minic a dhéantar neamhaird orthu de dhearadh PCB 5G. Ag minicíochtaí tonnta mm, bíonn ionduchtas fiú nasc talmhaithe gearr suntasach. Taispeánann via aonair 10 mil trastomhas trí bhord 62 mil tiubh thart ar 0.7 nH d'ionduchtas a bhfuil cuma neamhbhríoch air, ach ag 28 GHz léiríonn sé seo bac de thart ar 123 óm, atá leordhóthanach chun naisc talmhaithe ardmhinicíochta a dhíghrádú go mór.
Tá an réiteach le fáil i n-eagarraí trína gcomhthreomhara. Laghdaíonn úsáid ceithre trína go comhthreomhar an ionduchtas éifeachtach faoi thart ar 4x (agus éifeachtaí ionduchtais fhrithpháirtigh á gcur san áireamh), rud a thugann an bacainn nasc go leibhéil níos inghlactha. I gcás comhpháirteanna RF criticiúla, cuir 3-4 trína talún díreach in aice le gach biorán talún, ag ceangal leis an gceann is gaire.
plána talún soladach. Spásáil na viaí seo chomh gar agus is féidir don chomhpháirt méadaíonn an ionduchtas le fad an via, rud a fhágann go bhfuil cosáin ghearra riachtanach.
Fíor 6 – Radharc barr ar leagan amach PCB a thaispeánann patrún fuála timpeall
6. Rialú Impedance i gCruachásanna 5G
6.1 Bunúsacha maidir le hImpedance Rialaithe
Is ionann impedance rialaithe agus bunús sláine comhartha ardluais agus RF. Nuair a bhíonn an impedance tréith chéanna i bhfoinse, i gcosán tarchuir agus i gcríoch comhartha, aistrítear fuinneamh go hiomlán ón bhfoinse go dtí an t-ualach gan aon fhrithchaitheamh. Fágann neamhréireanna impedance go bhfrithchaitheann codanna den chomhartha ar ais i dtreo na foinse, rud a chruthaíonn tonnta seasta, glaoch agus cur isteach idirshiombail a thruaillíonn comharthaí digiteacha agus a laghdaíonn feidhmíocht an chórais RF.
I gcás feidhmchlár 5G, tá an caighdeán uilíoch anois ag impedance aon-chríochnaithe 50-óm do chiorcaid RF agus micreathonnta. Tháinig an luach seo chun cinn as an optamú idir cumas láimhseála cumhachta agus caillteanas i gcáblaí comhaiseacha, agus glacann nascóirí, trealamh tástála, comhpháirteanna an éiceachórais RF ar fad le córais 50-óm.
De ghnáth úsáideann comhéadain dhigiteacha luais bacainn aonair 50-óm (le haghaidh comharthaí aontaobhacha cosúil le cloig) nó bacainn difreálach 100-óm (le haghaidh péirí difreálacha cosúil le MIPI, PCIe, agus USB).
6.2 Cumraíocht Micristialla le haghaidh Comharthaí RF
Is ionann micristiallacha - rian comhartha ar shraith sheachtrach an bhoird le plána talún ar an tsraith istigh in aice láimhe - agus an chumraíocht líne tarchuir is coitianta do chiorcaid RF.
Braitheann an fhriotaíocht tréith atá ag micristripe ar leithead an rian (W), an airde os cionn an phlána talún (H), tiús an chopair (T), agus tairiseach tréleictreach ábhar an tsubstráit (εr). I gcás garmheastacháin den chéad ord, méadaíonn rianta níos leithne agus tréleictrigh níos tibhe an fhriotaíocht, agus laghdaíonn tairiseacha tréleictreach níos airde an fhriotaíocht.
Sampla ríomh micristialla: teastaíonn leithead rian de thart ar 11 míle chun 50Ω a bhaint amach ar Rogers RO4350B 5 mhíle tiubh (εr = 3.48) le 1 unsa copair. Éilíonn an impedance céanna ar thréleictreach 4 mhíle leithead de 8.5 míle, rud a léiríonn an íogaireacht do thiús tréleictreach.
Fíor 7 – Léaráid thrasghearrthach de gheoiméadracht líne tarchuir micristripe
6.4 Impedans Péire Difreálach le haghaidh Comhéadain Ardluais
Is í comharthaíocht difreálach a tharchuireann sonraí mar an difríocht voltais idir dhá chomhartha chomhlántacha is mó a úsáidtear i gcomhéadain dhigiteacha ardluais nua-aimseartha mar gheall ar dhíolúine torainn níos fearr agus EMI laghdaithe. Braitheann an fhriotaíocht difreálach (Zdiff) ar fhriotaíocht aon-chríochnaithe gach rian (Z0) agus ar an gcúpláil idir na rianta. I gcás rianta scaoilte cúpláilte, tá Zdiff ≈ 2 × Z0. De réir mar a bhogann rianta níos gaire dá chéile, méadaíonn an cúpláil, rud a laghdaíonn an fhriotaíocht difreálach faoi bhun an chóimheas 2:1 seo.
I gcás impedance difreálach 100-óm (an caighdeán do fhormhór na gcomhéadan digiteach ardluais), úsáideann dearaí tipiciúla rianta aon-chríochnaithe 50-óm le cúpláil a laghdaíonn an impedance difreálach go 100 óm. I micristiall le rianta cúpláilte imeall-bhunaithe, is gnách go mbíonn spásáil rianta de 1.5-2× leithead an riain ag teastáil chun difreálach 100-óm a bhaint amach. Méadaíonn spásáil níos doichte cúpláil agus laghdaíonn sé impedance difreálach tuilleadh; laghdaíonn spásáil níos leithne cúpláil agus ardaíonn sé impedance difreálach.
| Sraith | Feidhm | Cineál | Meáchan Cu | Tiús | ábhar |
| L1 | RF Comhartha | Micreastiall 50Ω | 0.5 sreabh | - | RO4350B |
| L2 | Ground | Plána | 1 sreabh | 5 míle | Core |
| L3 | RF Comhartha | Líne stiall 50Ω | 0.5 sreabh | 6 míle | prepreg |
| L4 | Ground | Plána | 1 sreabh | 8 míle | Core |
| ... | Siméadrach | Scáthán | ... | ... | ... |
Tábla 2: Sampla de chumraíocht cruachta 5G 12-chiseal (páirteach) a thaispeánann na sraitheanna uachtaracha
7. Breithnithe maidir le Slándáil Comharthaí
Cuimsíonn sláine comhartha i PCBanna 5G roinnt feiniméin idirghaolmhara a d'fhéadfadh feidhmíocht an chórais a dhíghrádú mura ndéantar iad a bhainistiú i gceart. Is féidir le tuiscint ar na meicníochtaí a bhaineann le díghrádú comhartha agus na teicnící deartha cruachta a mhaolaíonn iad a dheighilt ó dhearthaí feidhmiúla ó dhearthaí optamacha.
7.1 Meicníochtaí Caillteanais Ard-Minicíochta
Méadaíonn caillteanas comhartha go suntasach le minicíocht mar gheall ar iléifeachtaí fisiceacha. Eascraíonn caillteanas tréleictreach as polaraíocht mhóilíneach san ábhar foshraithe de réir mar a luainíonn an réimse leictreach ag minicíochtaí RF, déanann déphoil san ábhar iarracht ailíniú leis an réimse, ag scaipeadh fuinnimh mar theas. Tá baint dhíreach ag an gcaillteanas seo leis an bhfachtóir diomailt: dúblaíonn Df an caillteanas go garbh. Ag 28 GHz i gcaighdeán FR-4 (Df ≈ 0.020), is féidir le caillteanais tréleictreacha dul thar 1.5 dB in aghaidh an orlaigh, agus baintear caillteanais faoi bhun 0.3 dB in aghaidh an orlaigh amach ag Rogers RO3003 (Df ≈ 0.001) faoi choinníollacha comhionanna. Méadaíonn caillteanas seoltóra le fréamh chearnach na minicíochta mar gheall ar éifeacht craicinn - díríonn sruthanna ardmhinicíochta gar do dhromchlaí seoltóra, rud a mhéadaíonn friotaíocht éifeachtach.
7.2 Dearadh Tríd an tSruth le haghaidh Feidhmchláir Tonnta mm
Stubaí via Is é an chuid neamhúsáidte de via pholl tríd a shíneann thar an tsraith as a dtagann an comhartha amach ná struchtúir athshondais a léiríonn comharthaí ag minicíochtaí sonracha. Feidhmíonn an stub mar líne tarchuir ghearrchiorcadaithe a mbíonn a athshondas ceathrú tonnfhaid ina chúis leis an fhrithchaitheamh uasta. Ag 28 GHz le tiús boird 50 míle, is féidir le fiú stub 15 míle athshondais fhadhbacha a chruthú. I measc na réitigh tá druileáil ar ais chun stubaí a bhaint nó viaí dalla/adhlactha a úsáid a chríochnaíonn go díreach ag an tsraith comhartha.
Fíor 9 – PCB Druileáilte Ar Ais trí
Conclúid
Éilíonn dearadh cruachta PCB 5G rathúil saineolas i ndisciplíní éagsúla, e.g. eolaíocht ábhar, teoiric leictreamaighnéadach, próisis déantúsaíochta, agus bainistíocht theirmeach. Soláthraíonn na treoirlínte a chuirtear i láthair san alt seo, ó roghnú ábhar trí straitéisí talmhaithe go rialú impedance, creat cuimsitheach chun ard-chaighdeán a chruthú.
dearaí feidhmíochta 5G.
Áirítear na príomhthorthaí seo a leanas:
1. Tiomáineann roghnú ábhar feidhmíocht agus costas bain úsáid as lannáin ardmhinicíochta nuair is gá, FR-4 in áiteanna eile.
2. Ní féidir idirbheartaíocht a dhéanamh ar chruachadh siméadrach le pláin tagartha cuí. 3. Cinneann sláine an phlána talún agus trí fhuáil sláine an chomhartha ag mmWave.
4. Éilíonn rialú impedance rialú tiús tréleictreach beacht agus fíorú réiteora réimse.
5. Cuireann comhoibriú luath le do mhonaróir PCB cosc ar athsníomh costasach.
De réir mar a leanann teicneolaíocht 5G ag forbairt i dtreo minicíochtaí níos airde agus castachta níos mó, fanfaidh na céimeanna agus na modhanna atá leagtha amach anseo bunúsach. Cibé an bhfuil tú ag dearadh do chéad táirge 5G nó ag optamú ardáin atá ann cheana féin, íocann infheistíocht ama in optamú carntha díbhinní i bhfeidhmíocht an chórais, toradh déantúsaíochta, agus am go dtí an margadh.
