1. ການນໍາສະເຫນີ
1.1 ການປະຕິວັດ 5G ແລະ ສິ່ງທ້າທາຍຂອງ PCB
ການເປີດຕົວເຕັກໂນໂລຊີໄຮ້ສາຍ 5G ທົ່ວໂລກ ເປັນຕົວແທນໃຫ້ແກ່ການຫັນປ່ຽນທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນພື້ນຖານໂຄງລ່າງໂທລະຄົມມະນາຄົມນັບຕັ້ງແຕ່ການມາເຖິງຂອງ 4G LTE. ເຮັດວຽກໃນສອງຄື້ນຄວາມຖີ່ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຄື 6 GHz ສຳລັບການຄຸ້ມຄອງຢ່າງກວ້າງຂວາງ ແລະ ຄື້ນຄວາມຖີ່ມິນລິແມັດ (mmWave) ຕັ້ງແຕ່ 24 ຫາ 77 GHz ສຳລັບຄວາມຖີ່ສູງພິເສດ.
ການສົ່ງຂໍ້ມູນຄວາມໄວ ເຄືອຂ່າຍ 5G ຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍຳທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນໃນການອອກແບບແຜງວົງຈອນພິມ (PCB). ບໍ່ເຫມືອນກັບການນຳໃຊ້ PCB ແບບດັ້ງເດີມ, ລະບົບ 5G ຕ້ອງຈັດການກັບຄວາມຖີ່ຂອງສັນຍານບ່ອນທີ່ຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນການອອກແບບຂະໜາດນ້ອຍກໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມໂຊມຂອງປະສິດທິພາບຢ່າງຮ້າຍແຮງ.
ອີງຕາມການວິເຄາະຂອງອຸດສາຫະກໍາ, ຕະຫຼາດພື້ນຖານໂຄງລ່າງ 5G ທົ່ວໂລກຄາດວ່າຈະເກີນ 47.7 ຕື້ໂດລາພາຍໃນປີ 2027, ເຊິ່ງຊຸກຍູ້ຄວາມຕ້ອງການຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສໍາລັບວິທີແກ້ໄຂ PCB ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ການເຕີບໂຕນີ້ສ້າງທັງໂອກາດແລະສິ່ງທ້າທາຍສໍາລັບນັກອອກແບບ PCB ຜູ້ທີ່ຕ້ອງເປັນແມ່ບົດໃນຄວາມສໍາພັນທີ່ສັບສົນລະຫວ່າງຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸ, ການຕັ້ງຄ່າຊັ້ນ, ແລະພຶດຕິກໍາຂອງສັນຍານຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ. ການຫັນປ່ຽນຈາກ 4G ໄປສູ່ 5G ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ການຍົກລະດັບເທື່ອລະກ້າວເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ມັນຕ້ອງການການຄິດໃຫມ່ພື້ນຖານກ່ຽວກັບສະຖາປັດຕະຍະກໍາ PCB stack up.
ຮູບທີ 1 - ສະເປກຕຣຳຄວາມຖີ່ທີ່ມີແຖບຄວາມຖີ່ຕ່ຳກວ່າ 6 GHz ແລະ mmWave ຖືກເນັ້ນໃຫ້ເຫັນ
1.2 ບົດບາດສຳຄັນຂອງການອອກແບບ Stack-Up ໃນປະສິດທິພາບ 5G
ແຜ່ນ PCB ປະກອບດ້ວຍການຈັດລຽງຊັ້ນທອງແດງ, ວັດສະດຸໄດອີເລັກຕຣິກ ແລະ ຊັ້ນຮອງພື້ນຖານທີ່ຖືກຈັດລຽງຢ່າງລະມັດລະວັງ ເປັນພື້ນຖານທີ່ຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ 5G ທັງໝົດຂຶ້ນກັບ. ທີ່ຄວາມຖີ່ mmWave, ພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຈະປະຕິບັດຕາມຫຼັກການທີ່ເບິ່ງຄືວ່າເກືອບຈະກົງກັນຂ້າມກັບຜູ້ອອກແບບທີ່ຄຸ້ນເຄີຍກັບການນຳໃຊ້ຄວາມຖີ່ຕ່ຳ. ຄວາມຍາວຂອງສັນຍານຫົດຕົວລົງເປັນຂະໜາດມິນລິແມັດ, ເຮັດໃຫ້
ລັກສະນະຕ່າງໆເຊັ່ນ: via stubs ແລະ trace discontinuities ທີ່ບໍ່ສໍາຄັນຢູ່ທີ່ 1 GHz ກາຍເປັນແຫຼ່ງທີ່ມາຫຼັກຂອງການສະທ້ອນສັນຍານ ແລະ ການສູນເສຍທີ່ 28 GHz.
ການວາງຊ້ອນກັນຂອງ PCB 5G ທີ່ຖືກອອກແບບຢ່າງຖືກຕ້ອງຕ້ອງຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຫຼາຍຢ່າງພ້ອມໆກັນຄື: ຄວາມຕ້ານທານທີ່ຄວບຄຸມເພື່ອປ້ອງກັນການສະທ້ອນສັນຍານ, ການສູນເສຍການແຊກຕໍ່າເພື່ອຮັກສາຄວາມແຮງຂອງສັນຍານ, ການປ້ອງກັນການແຊກແຊງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EMI) ທີ່ມີປະສິດທິພາບເພື່ອປ້ອງກັນການຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງວົງຈອນ, ແລະການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ເຂັ້ມແຂງເພື່ອກະຈາຍຄວາມຮ້ອນຈາກເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ RF ທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍ. ການຕັ້ງຄ່າການວາງຊ້ອນກັນສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ແຕ່ລະພາລາມິເຕີເຫຼົ່ານີ້, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນການຕັດສິນໃຈທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນຂະບວນການອອກແບບ PCB 5G ທັງໝົດ.
2. ເຂົ້າໃຈຄວາມຕ້ອງການຂອງ PCB 5G
2.1 ລັກສະນະຄື້ນຄວາມຖີ່ ແລະ ສັນຍານຂອງ 5G
ແຖບ Sub-6 GHz: ພື້ນຖານສຳລັບການຄຸ້ມຄອງທີ່ກວ້າງຂວາງ
ຄື້ນຄວາມຖີ່ຕ່ຳກວ່າ 6 GHz, ເຊິ່ງກວມເອົາຄວາມຖີ່ຕັ້ງແຕ່ 600 MHz ຫາ 6 GHz, ເປັນຕົວແທນຂອງກະດູກສັນຫຼັງຂອງ 5G. ຄວາມຖີ່ຕ່ຳເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ລັກສະນະການແຜ່ກະຈາຍທີ່ຈຳເປັນສຳລັບການນຳໃຊ້ເຄືອຂ່າຍພື້ນທີ່ກວ້າງ, ສະເໜີການເຈາະເຂົ້າໄປໃນອາຄານທີ່ດີກວ່າ ແລະ ລະດັບສັນຍານທີ່ຍາວກວ່າເມື່ອທຽບກັບ mmWave. ຈາກທັດສະນະການອອກແບບ PCB, ສັນຍານຕ່ຳກວ່າ 6 GHz ມີຄວາມທ້າທາຍປານກາງຫຼາຍກວ່າ 4G LTE ແຕ່ມີຄວາມຮຸນແຮງໜ້ອຍກວ່າການນຳໃຊ້ mmWave.
ແຖບ mmWave (24-77 GHz): ຄວາມຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍຳສູງສຸດ ຄື້ນມິນລິແມັດ 5G, ເຊິ່ງເຮັດວຽກຕົ້ນຕໍໃນແຖບ 24 GHz, 28 GHz, 39 GHz, ແລະ 77 GHz, ຊຸກຍູ້ເທັກໂນໂລຢີ PCB ໃຫ້ບັນລຸຂີດຈຳກັດຂອງມັນ. ທີ່ 28 GHz, ຄື້ນຄວາມຖີ່ໃນແຜ່ນ Rogers RO4350B ທົ່ວໄປ (Dk = 3.48) ມີຄວາມຍາວພຽງ 5.7 ມມ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າຄວາມຍາວຄື້ນຄວາມຖີ່ໜຶ່ງສ່ວນສີ່ທີ່ມີຄວາມຍາວສະທ້ອນທີ່ສຳຄັນກວມເອົາພຽງແຕ່ 1.4 ມມ. ຈຸດຜ່ານຮູແບບຊຸບແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງມັກຈະປະໄວ້ຮ່ອງຄວາມຖີ່ 2-3 ມມ, ກາຍເປັນຕົວສະທ້ອນທີ່ສຳຄັນທີ່ສາມາດທຳລາຍຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານໄດ້ຢ່າງສິ້ນເຊີງ.
ຮູບທີ 2 - ການປຽບທຽບຄວາມຍາວຄື້ນລະອຽດທີ່ສະແດງຂະໜາດທາງກາຍະພາບ
2.2 ພາລາມິເຕີໄຟຟ້າຫຼັກສຳລັບ 5G Stack-Ups
ພາລາມິເຕີທາງໄຟຟ້າຫຼາຍຕົວຄວບຄຸມປະສິດທິພາບຂອງ PCB 5G, ແຕ່ລະຕົວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການພິຈາລະນາຢ່າງລະມັດລະວັງໃນລະຫວ່າງການອອກແບບການວາງຊ້ອນກັນ. ຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກ (Dk ຫຼື εr) ກຳນົດຄວາມໄວໃນການແຜ່ກະຈາຍສັນຍານ ແລະ ຄ່າຄວາມຕ້ານທານທີ່ຄວບຄຸມໄດ້. ສຳລັບການນຳໃຊ້ 5G, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງ Dk ທັງໃນຄວາມຖີ່ ແລະ ອຸນຫະພູມແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນທີ່ສຸດ. ວັດສະດຸທີ່ມີ Dk ປ່ຽນແປງ 5% ເມື່ອທຽບກັບອຸນຫະພູມຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຄວາມຕ້ານທານທີ່ສ້າງການສະທ້ອນ ແລະ ຫຼຸດຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານໃນວົງຈອນ RF ຄວາມແມ່ນຍຳ.
ຕົວຄູນການກະຈາຍ (Df), ເຊິ່ງເອີ້ນອີກຊື່ໜຶ່ງວ່າ loss tangent (tan δ), ວັດແທກການສູນເສຍໄຟຟ້າ. ມາດຕະຖານ FR-4 ສະແດງຄ່າ Df 0.015-0.020 ທີ່ 10 GHz, ໃນຂະນະທີ່ວັດສະດຸປະສິດທິພາບສູງເຊັ່ນ Rogers RO3003 ບັນລຸໄດ້ 0.0010 ທີ່ຄວາມຖີ່ດຽວກັນ ເຊິ່ງດີຂຶ້ນ 15-20 ເທົ່າ.
ຄວາມທົນທານຂອງການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານຈະເຂັ້ມງວດຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສຳລັບການນຳໃຊ້ 5G. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມທົນທານຂອງຄວາມຕ້ານທານ ±10% ອາດຈະພຽງພໍສຳລັບການນຳໃຊ້ຫຼາຍຢ່າງ, ວົງຈອນ RF 5G ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງການການຄວບຄຸມ ±5% ຫຼື ເຂັ້ມງວດກວ່າ.
| ອຸປະກອນການ | Dielectric ຄ່າຄົງທີ່ (Dk) | ການກະຈາຍປັດໄຈ (Df) | ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ດີທີ່ສຸດ |
| FR-4 ມາດຕະຖານ | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | ດິຈິຕອນ, ຕ່ຳກວ່າ 6 GHz ບໍ່ວິກິດ |
| Rogers RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | RF ຕ່ຳກວ່າ 6 GHz, mmWave ທີ່ມີປະສິດທິພາບດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ |
| Rogers RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | ສະຖານີຖານ mmWave ປະສິດທິພາບສູງ |
| RT/duroid 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | ການສູນເສຍຕໍ່າຫຼາຍ >20 GHz, ອາເຣແບບ phased |
ຕາຕະລາງທີ 1: ການປຽບທຽບວັດສະດຸລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງສຳລັບການນຳໃຊ້ PCB 5G
2.3 ຄວາມຕ້ອງການທາງດ້ານຮ່າງກາຍ ແລະ ຄວາມຮ້ອນ
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ແຜ່ນ PCB 5G ຕ້ອງການຊັ້ນທອງແດງ 10-16 ຊັ້ນເພື່ອຮອງຮັບຄວາມຕ້ອງການການກຳນົດເສັ້ນທາງທີ່ໜາແໜ້ນຂອງເຄື່ອງຮັບສົ່ງ RF ທີ່ທັນສະໄໝ, ໂປເຊດເຊີ baseband, ວົງຈອນການຈັດການພະລັງງານ, ແລະອິນເຕີເຟດດິຈິຕອນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ເທັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມຕໍ່ຄວາມໜາແໜ້ນສູງ (HDI) ທີ່ມີ microvias ຂະໜາດນ້ອຍເຖິງ 0.1 ມມ, vias ຕາບອດ ແລະ ຝັງ, ແລະ ການປ່ຽນເສັ້ນທາງຊັ້ນໃດກໍໄດ້ກາຍເປັນສິ່ງຈຳເປັນສຳລັບການບັນລຸຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອົງປະກອບທີ່ການເຊື່ອມໂຍງລະບົບ 5G ຕ້ອງການ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາເສັ້ນທາງສັນຍານ impedance ທີ່ຄວບຄຸມໄດ້.
ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນໃນການອອກແບບ 5G. ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃນການນຳໃຊ້ສະຖານີຖານສາມາດກະຈາຍພະລັງງານໄດ້ 50-100 ວັດ, ສ້າງຈຸດຮ້ອນທ້ອງຖິ່ນທີ່ສູງເຖິງ 85-100°C ໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານ. ຊັ້ນຮອງ PCB ຕ້ອງມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນພຽງພໍ (≥1.5 W/m·K) ເພື່ອກະຈາຍຄວາມຮ້ອນນີ້ໄປທົ່ວພື້ນທີ່ກະດານ ແລະ ຖ່າຍໂອນມັນໄປຫາຕົວລະບາຍຄວາມຮ້ອນ ຫຼື ລະບົບການຈັດການຄວາມຮ້ອນ. ຄວາມຕ້ານທານອຸນຫະພູມສູງ, ວັດແທກເປັນດັດຊະນີຄວາມຮ້ອນທຽບເທົ່າ (RTI) ຂອງ ≥150°C, ຮັບປະກັນຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງວັດສະດຸພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການປະຕິບັດງານທີ່ຍືນຍົງ.
ຄວາມທົນທານຂອງການຜະລິດຈະເຂັ້ມງວດຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສຳລັບ PCBs 5G. ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການລົງທະບຽນ ຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການຈັດລຽນລະຫວ່າງຊັ້ນທອງແດງຕ້ອງບັນລຸ ±75 μm (±3 mils) ຫຼືດີກວ່າສຳລັບການນຳໃຊ້ mmWave, ເມື່ອທຽບກັບ ±150 μm ສຳລັບການອອກແບບແບບດັ້ງເດີມ.
3. ການເລືອກວັດສະດຸສຳລັບ 5G Stack-Ups
3.1 ວັດສະດຸລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງ
ວັດສະດຸ Rogers: ມາດຕະຖານອຸດສາຫະກໍາສໍາລັບປະສິດທິພາບ RF
ແຜ່ນລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງຂອງບໍລິສັດ Rogers ໄດ້ກາຍເປັນມາດຕະຖານຕົວຈິງສຳລັບການນຳໃຊ້ PCB 5G, ໂດຍສະເໜີຄຸນສົມບັດໄດອີເລັກຕຣິກທີ່ຖືກອອກແບບຢ່າງລະມັດລະວັງ ເຊິ່ງຍັງຄົງໝັ້ນຄົງໃນທົ່ວຄວາມຖີ່ ແລະ ລະດັບອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງຂວາງ. ຊຸດ RO4000, ໂດຍສະເພາະ RO4350B, ມີຄວາມສົມດຸນທີ່ດີເລີດລະຫວ່າງປະສິດທິພາບ RF ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ. ດ້ວຍຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກຂອງ 3.48 ±0.05 ແລະ ຕົວຄູນການກະຈາຍຂອງ 0.0037 ທີ່ 10 GHz, RO4350B ໃຫ້ການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານທີ່ຄາດເດົາໄດ້ ໃນຂະນະທີ່ນຳໃຊ້ເຕັກນິກການປະມວນຜົນມາດຕະຖານ FR-4 ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການການປິ່ນປົວພິເສດ ຫຼື ຕົວກຳນົດການເຈາະທີ່ຖືກດັດແປງ.
ສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການການສູນເສຍທີ່ຕ່ຳກວ່າ, ຊຸດ RO3000 ໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ. RO3003, ດ້ວຍໂຄງສ້າງ PTFE ທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍເຊລາມິກ, ບັນລຸຄຸນສົມບັດ Df ຂອງ 0.0010 ແລະ Dk ຂອງ 3.00 ທີ່ຍັງຄົງຄົງທີ່ຢ່າງໜ້າສັງເກດຈາກ 10 MHz ຫາ 40 GHz. ວັດສະດຸນີ້ດີເລີດໃນການອອກແບບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງພະລັງງານສະຖານີຖານ ແລະ ການນຳໃຊ້ອື່ນໆທີ່ທຸກໆສ່ວນສິບຂອງ dB ຂອງການສູນເສຍການແຊກມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ. ການແລກປ່ຽນແມ່ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍວັດສະດຸທີ່ສູງຂຶ້ນ (ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນ 3-5x RO4350B) ແລະ ຄວາມຕ້ອງການການຜະລິດທີ່ສູງກວ່າ.
ຮູບທີ 3 - ພາບຕັດຂວາງຂອງໂຄງສ້າງລາມິເນດ Rogers RO4350B ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນແຜ່ນທອງແດງ, ລະບົບເຣຊິນ, ແລະ ການເສີມແກ້ວ
3.2 FR-4 ໃນການນຳໃຊ້ 5G: ເຂົ້າໃຈຂໍ້ຈຳກັດ
ມາດຕະຖານ FR-4 ຍັງຄົງໃຊ້ໄດ້ກັບພາກສ່ວນສະເພາະຂອງການອອກແບບ 5G, ໂດຍສະເພາະພາກສ່ວນການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນ, ເຄືອຂ່າຍການແຈກຢາຍພະລັງງານ, ແລະ ການນຳໃຊ້ພາຍໃຕ້ 6 GHz ບ່ອນທີ່ຄວາມຕ້ອງການປະສິດທິພາບ RF ມີຄວາມເຂັ້ມງວດໜ້ອຍກວ່າ. FR-4 ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ທັນສະໄໝຈາກຜູ້ຜະລິດເຊັ່ນ Shengyi, Panasonic, ແລະ ITEQ ສາມາດບັນລຸຄ່າ Df 0.012-0.015 ທີ່ 5 GHz ເມື່ອໃຊ້ລະບົບເຣຊິນທີ່ເໝາະສົມ ແລະ ການເສີມແກ້ວ.
ຍອມຮັບໄດ້ສຳລັບເສັ້ນທາງສັນຍານຕ່ຳກວ່າ 6 GHz ຫຼາຍໆເສັ້ນ.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຂໍ້ຈຳກັດຂອງ FR-4 ຈະເຫັນໄດ້ຊັດເຈນໃນຄວາມຖີ່ສູງ. Dk ຂອງວັດສະດຸມັກຈະແຕກຕ່າງກັນ ±10% ໃນຊ່ວງອຸນຫະພູມປະຕິບັດການ (-40°C ຫາ +85°C), ເມື່ອທຽບກັບ ±2% ສຳລັບແຜ່ນລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງ. ການປ່ຽນແປງນີ້ແປເປັນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຕ້ານທານທີ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດຂອງບິດທີ່ເກີດຈາກການສະທ້ອນໃນອິນເຕີເຟດດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ ແລະ ຫຼຸດປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ RF. ນອກຈາກນັ້ນ, ການເສີມແກ້ວຂອງ FR-4 ສ້າງການປ່ຽນແປງທ້ອງຖິ່ນໃນ Dk ທີ່ມີປະສິດທິພາບ 'ຜົນກະທົບຂອງການທໍເສັ້ນໄຍ' ເຊິ່ງກາຍເປັນບັນຫາສຳລັບຮ່ອງຮອຍທີ່ແລ່ນຢູ່ໃນມຸມສະຫຼຽງກັບຮູບແບບເສັ້ນໄຍແກ້ວ.
3.3 ຍຸດທະສາດ Hybrid Stack-Up: ການເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ຕົ້ນທຶນ
ການວາງຊ້ອນກັນແບບປະສົມທີ່ປະສົມປະສານລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງກັບ FR-4 ສະເໜີວິທີການທີ່ດີເລີດໃນການດຸ່ນດ່ຽງປະສິດທິພາບ ແລະ ຕົ້ນທຶນໃນການອອກແບບ 5G ທີ່ສັບສົນ. ຍຸດທະສາດຫຼັກວາງວັດສະດຸທີ່ມີການສູນເສຍຕ່ຳລາຄາແພງພຽງແຕ່ບ່ອນທີ່ສັນຍານ RF ເດີນທາງໄປ, ໃນຂະນະທີ່ໃຊ້ FR-4 ທີ່ປະຫຍັດສຳລັບຊັ້ນໃນທີ່ບັນທຸກສັນຍານດິຈິຕອນ, ການແຈກຢາຍພະລັງງານ, ແລະ ການຮອງຮັບກົນຈັກ. ການວາງຊ້ອນກັນແບບປະສົມທົ່ວໄປອາດຈະໃຊ້ Rogers RO4350B ສຳລັບສອງຊັ້ນນອກ (L1 ແລະ L12 ໃນການອອກແບບ 12 ຊັ້ນ) ບ່ອນທີ່ສາຍສົ່ງສັນຍານ RF microstrip ຕັ້ງຢູ່, ໂດຍມີແກນ FR-4 ປະກອບເປັນຊັ້ນໃນ.
ຮູບທີ 4 - ແຜນວາດຕັດຂວາງຂອງການຊ້ອນກັນແບບປະສົມ 12 ຊັ້ນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນນອກ Rogers RO4350B ສຳລັບສັນຍານ RF
4. ກົນລະຍຸດການຕັ້ງຄ່າຊັ້ນສຳລັບ 5G
4.1 ຫຼັກການພື້ນຖານກ່ຽວກັບການວາງຊ້ອນກັນ
ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນການຕັ້ງຄ່າຊັ້ນສະເພາະ, ຫຼັກການພື້ນຖານຫຼາຍຢ່າງຄວບຄຸມການອອກແບບການວາງຊ້ອນກັນຂອງ PCB 5G ແບບມືອາຊີບທັງໝົດ. ຄວາມສົມມາດຖືວ່າເປັນການພິຈາລະນາການຜະລິດທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ: ການວາງຊ້ອນກັນຕ້ອງມີຄວາມສົມດຸນອ້ອມຮອບເສັ້ນກາງຂອງກະດານເພື່ອປ້ອງກັນການບິດເບືອນໃນລະຫວ່າງການເຄືອບ ແລະ ວົງຈອນຄວາມຮ້ອນ. ນີ້ໝາຍເຖິງການຈັບຄູ່ນ້ຳໜັກທອງແດງ, ຄວາມໜາຂອງແກນ, ແລະ ຈຳນວນ prepreg ໃນດ້ານກົງກັນຂ້າມຂອງລະນາບກາງ. ກະດານທີ່ມີທອງແດງໜັກຢູ່ດ້ານໜຶ່ງຈະໂຄ້ງຄືກັບມັນຕົ້ນທອດຫຼັງຈາກການເຊື່ອມ reflow ເຊິ່ງເປັນຜົນໄດ້ຮັບທີ່ບໍ່ສາມາດຍອມຮັບໄດ້ສຳລັບການປະກອບ RF ຄວາມແມ່ນຍຳ.
ບໍລິເວນທີ່ຢູ່ຕິດກັນຂອງລະນາບອ້າງອີງກໍ່ມີຄວາມສຳຄັນເທົ່າທຽມກັນ: ຊັ້ນສັນຍານທຸກຊັ້ນຄວນມີລະນາບພື້ນດິນ ຫຼື ລະນາບພະລັງງານທີ່ບໍ່ມີການລົບກວນຢູ່ຕິດກັບມັນທັນທີ. ສິ່ງນີ້ສະໜອງເສັ້ນທາງກັບຄືນທີ່ມີຄວາມเหนี่ยวนำຕ່ຳທີ່ສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງຕ້ອງການ ໃນຂະນະດຽວກັນກໍ່ປົກປ້ອງຊັ້ນສັນຍານຈາກການແຊກແຊງ.
ການຈັບຄູ່ຊັ້ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຈັດກຸ່ມຊັ້ນສັນຍານຕາມໜ້າທີ່ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການທາງໄຟຟ້າ. ຄູ່ສັນຍານດິຟເຟີເຣນຊຽລຄວາມໄວສູງຄວນສົ່ງສັນຍານຢູ່ໃນຊັ້ນດຽວກັນ, ໂດຍມີການຈັບຄູ່ຄວາມຍາວຜ່ານການສົ່ງສັນຍານແບບ serpentine ແທນທີ່ຈະແຍກຄູ່ຂ້າມຊັ້ນຕ່າງໆ. ຊັ້ນສັນຍານ RF ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະຢູ່ໃນຊັ້ນນອກບ່ອນທີ່ພວກມັນສາມາດຖືກຈັດຕັ້ງປະຕິບັດເປັນສາຍສົ່ງສັນຍານແບບ microstrip, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ງ່າຍສຳລັບການປັບແຕ່ງ ແລະ debug.
4.2 8-Layer Stack-Up: ຈຸດເຂົ້າສຳລັບການອອກແບບ 5G
ການວາງຊ້ອນກັນ 8 ຊັ້ນສະແດງເຖິງຈຳນວນຊັ້ນທີ່ນຳໃຊ້ໄດ້ຈິງຂັ້ນຕ່ຳສຳລັບແອັບພລິເຄຊັນ 5G ພື້ນຖານເຊັ່ນ: ອຸປະກອນ IoT, ວິທະຍຸເຊວຂະໜາດນ້ອຍ, ຫຼື ໂມດູນ RF ຕ່ຳກວ່າ 6 GHz ງ່າຍໆ. ໃນຂະນະທີ່ມີຂໍ້ຈຳກັດເມື່ອທຽບກັບຈຳນວນຊັ້ນທີ່ສູງກວ່າ, ໂຄງສ້າງ 8 ຊັ້ນທີ່ອອກແບບມາໄດ້ດີສາມາດຮອງຮັບການອອກແບບທີ່ສັບສົນປານກາງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບດ້ວຍລະບຽບວິໄນການກຳນົດເສັ້ນທາງ ແລະ ການວາງອົງປະກອບທີ່ລະມັດລະວັງ.
ການຕັ້ງຄ່າ 8 ຊັ້ນທີ່ແນະນຳ:
∙ ຊັ້ນທີ 1: ສັນຍານ RF ແລະ ຄວາມໄວສູງທີ່ສຳຄັນ (ໄມໂຄຣສະຕຣິບ, 50Ω)
∙ ຊັ້ນທີ 2: ພື້ນດິນ (ເສັ້ນທາງກັບຄືນ RF ຫຼັກ)
∙ ຊັ້ນທີ 3: ສັນຍານດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ (ເສັ້ນດ່າງ, ຄວາມແຕກຕ່າງ 50Ω ຫຼື 100Ω) ∙ ຊັ້ນທີ 4: ລະນາບພະລັງງານ (+3.3V, +1.8V ແຍກ)
∙ ຊັ້ນທີ 5: ແພລນພະລັງງານ (ສະທ້ອນ: +3.3V, ແຍກ +1.8V)
∙ ຊັ້ນທີ 6: ສັນຍານດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ (ເສັ້ນດ່າງ, ຕັ້ງສາກກັບ L3)
∙ ຊັ້ນທີ 7: ພື້ນດິນ (ເສັ້ນທາງກັບຄືນທີສອງ)
∙ ຊັ້ນທີ 8: ສັນຍານ RF ແລະ ຄວາມໄວສູງທີ່ສຳຄັນ (ໄມໂຄຣສະຕຣິບ, 50Ω)
ການຕັ້ງຄ່ານີ້ໃຫ້ຄວາມສົມມາດ (L1-L2-L3-L4 ສະທ້ອນເຖິງ L8-L7-L6-L5), ຮັບປະກັນວ່າທຸກຊັ້ນສັນຍານມີລະນາບອ້າງອີງທີ່ຢູ່ຕິດກັນ, ແລະວາງລະນາບພະລັງງານໄວ້ໃຈກາງບ່ອນທີ່ຄວາມຈຸຂອງພວກມັນເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດໃນການແຍກຕົວ. ຄວາມໜາຂອງໄດອີເລັກຕຣິກໂດຍທົ່ວໄປອາດຈະເປັນ: L1-L2 = 6 ມິລ (RO4350B ສຳລັບ RF), L2-L3 = 8 ມິລ (ແກນ), L3-L4 = 14 ມິລ (ກ່ອນການຖືພາ), L4-L5 = 20 ມິລ (ແກນ), ສະທ້ອນເຖິງ L8 ຢ່າງສົມມາດ.
4.3 ການວາງຊ້ອນກັນ 12 ຊັ້ນ: ການນຳໃຊ້ 5G ຂັ້ນສູງ
ສຳລັບໂມດູນສະຖານີຖານລະບົບ 5G ທີ່ຊັບຊ້ອນ, ອາເຣເສົາອາກາດ MIMO ຂະໜາດໃຫຍ່, ຫຼືໂທລະສັບສະຫຼາດລະດັບສູງ, ການວາງຊ້ອນກັນ 12 ຊັ້ນໃຫ້ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການສົ່ງສັນຍານ ແລະ ປະສິດທິພາບຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານທີ່ຕ້ອງການສຳລັບຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີທີ່ສຸດ. ຊັ້ນເພີ່ມເຕີມຊ່ວຍໃຫ້
ການແຍກສ່ວນ RF, ດິຈິຕອນ, ແລະ ພະລັງງານຢ່າງສົມບູນ ໃນຂະນະທີ່ສະໜອງພື້ນດິນຫຼາຍແຜ່ນເພື່ອການປ້ອງກັນທີ່ດີກວ່າ.
ການຕັ້ງຄ່າ 12 ຊັ້ນທີ່ດີທີ່ສຸດສຳລັບ mmWave:
∙ ຊັ້ນທີ 1: ຊັ້ນສັນຍານ RF A (ສົ່ງຕໍ່ເສົາອາກາດ mmWave, ໄມໂຄຣສະຕຣິບ 50Ω) ∙ ຊັ້ນທີ 2: ລະນາບພື້ນດິນ A (ການສົ່ງກັບຄືນ RF ຫຼັກ, 1 oz Cu)
∙ ຊັ້ນທີ 3: ຊັ້ນສັນຍານ RF B (ເສັ້ນທາງ RF ຮອງ, ເສັ້ນແຖບ 50Ω)
∙ ຊັ້ນທີ 4: ລະນາບພື້ນດິນ B (ການແຍກ RF ແລະການສົ່ງຄືນ, 1 oz Cu)
∙ ຊັ້ນທີ 5: ແຜ່ນພະລັງງານ A (ພະລັງງານ RF: +5V PA ສະໜອງ, 2 oz Cu)
∙ ຊັ້ນທີ 6: ດິຈິຕອລຄວາມໄວສູງ (SerDes, DDR, PCIe stripline)
∙ ຊັ້ນທີ 7: ດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງ (ການກຳນົດເສັ້ນທາງແບບ orthogonal ໄປຫາ L6)
∙ ຊັ້ນທີ 8: ລະນາບພະລັງງານ B (ພະລັງງານດິຈິຕອນ: +3.3V, +1.8V, +1.2V ແຍກ, 2 oz Cu) ∙ ຊັ້ນທີ 9: ລະນາບພື້ນດິນ C (ການສົ່ງຄືນດິຈິຕອນ ແລະ ການປ້ອງກັນ, 1 oz Cu)
∙ ຊັ້ນທີ 10: ສັນຍານຄວາມໄວຕ່ຳ ແລະ ການກຳນົດເສັ້ນທາງ (ຄວບຄຸມ, I2C, SPI)
∙ ຊັ້ນທີ 11: ພື້ນດິນ D (ຊັ້ນປ້ອງກັນສຸດທ້າຍ, 1 oz Cu)
∙ ຊັ້ນທີ 12: ຊັ້ນສັນຍານ RF C (RF ຮອງ, ການວາງອົງປະກອບ, ໄມໂຄຣສະຕຣິບ 50Ω) ການຕັ້ງຄ່າ SGSGPSSPGSGS ນີ້ໃຫ້ປະສິດທິພາບທີ່ໂດດເດັ່ນ: ລະນາບພື້ນດິນສີ່ແຜ່ນແຍກຕ່າງຫາກສ້າງສິ່ງກີດຂວາງປ້ອງກັນຫຼາຍອັນ, ຊັ້ນ RF ຖືກແຍກອອກຈາກສຽງລົບກວນການສະຫຼັບດິຈິຕອນຢ່າງສົມບູນ, ແລະ ການສົ່ງສັນຍານ RF ແບບແຖບໃນ L3 ສະເໜີການປ້ອງກັນທີ່ດີເລີດສຳລັບເສັ້ນທາງທີ່ລະອຽດອ່ອນ. ການວາງຊ້ອນກັນຮັກສາຄວາມສົມມາດກ່ຽວກັບລະນາບກາງ L6-L7.
ຮູບທີ 5 - ລາຍລະອຽດຂອງພາກຕັດຂວາງຂອງຊັ້ນວາງ PCB 5G 12 ຊັ້ນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມໜາຂອງຊັ້ນ, ນ້ຳໜັກທອງແດງ, ແລະ ສັນຍານ/ລະນາບ
5. ເຕັກນິກການຕໍ່ສາຍດິນສຳລັບ PCB 5G
5.1 ຫຼັກການພື້ນຖານການຕໍ່ສາຍດິນສຳລັບການອອກແບບຄວາມຖີ່ສູງ
ໃນຄວາມຖີ່ສູງ, ພື້ນດິນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນຈຸດອ້າງອີງສູນແຮງດັນເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ເປັນໂຄງສ້າງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ສັບສົນທີ່ມີພຶດຕິກຳຄອບງຳປະສິດທິພາບຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ. ຫຼັກການພື້ນຖານ: ກະແສໄຟຟ້າກັບຄືນຄວາມຖີ່ສູງໄຫຼໂດຍກົງຢູ່ລຸ່ມຮ່ອງຮອຍສັນຍານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ຕາມເສັ້ນທາງທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າສຸດ. ເສັ້ນທາງນີ້ບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ານທານ DC ແຕ່ຂຶ້ນກັບກະແສໄຟຟ້າກັບຄືນຂອງຕົວຊັກນຳທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນຕາມທຳມະຊາດໃນພື້ນທີ່ຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກສູງສຸດກັບຕົວນຳສັນຍານ.
ຜົນກະທົບຂອງຜິວໜັງທີ່ຄວາມຖີ່ mmWave ໝາຍຄວາມວ່າກະແສໄຟຟ້າກັບຄືນໄຫຼພຽງແຕ່ໃນສອງສາມຮ້ອຍນາໂນແມັດສູງສຸດຂອງໜ້າດິນຂອງພື້ນຜິວພື້ນເທົ່ານັ້ນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການເຄືອບຜິວໜ້າ ແລະ ທ່າແຮງການຜຸພັງມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງໜ້າປະຫຼາດໃຈ ທອງແດງທີ່ໝົ່ນໝອງສະແດງຄວາມຕ້ານທານ RF ສູງກວ່າທອງແດງສົດ. ດ້ວຍເຫດຜົນນີ້, ນັກອອກແບບຫຼາຍຄົນລະບຸການເຄືອບຜິວໜ້າ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ເທິງພື້ນດິນໃນພື້ນທີ່ RF ທີ່ສຳຄັນ, ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມเหนี่ยวนำເພີ່ມເຕີມເລັກນ້ອຍທີ່ຊັ້ນນິກເກີນນຳມາ.
5.2 ການປະຕິບັດພື້ນດິນແຂງ
ລະນາບພື້ນດິນທີ່ຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ບໍ່ແຕກຫັກ ເປັນຕົວແທນຂອງລັກສະນະທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດຂອງການວາງຊ້ອນກັນຂອງ PCB ຄວາມຖີ່ສູງ. ລອງຄິດເຖິງລະນາບພື້ນດິນວ່າເປັນການສະໜອງໜ້າດິນທະເລສາບທີ່ລຽບນຽນຢ່າງສົມບູນແບບ ສຳລັບກະແສໄຟຟ້າກັບຄືນເພື່ອໄຫຼຜ່ານສິ່ງກີດຂວາງໃດໆ (ຊ່ອງວ່າງ, ຮູ, ຮອຍຕັດ) ສ້າງຄວາມວຸ້ນວາຍທີ່ປ່ອຍພະລັງງານ ແລະ ສະທ້ອນສັນຍານ. ສຳລັບການນຳໃຊ້ 5G, ຄວາມສົມບູນຂອງລະນາບພື້ນດິນແມ່ນບໍ່ສາມາດເຈລະຈາໄດ້: ລະນາບພື້ນດິນທຸກອັນຄວນຂະຫຍາຍຈາກຂອບໜຶ່ງຫາອີກຂອບໜຶ່ງຂອງກະດານໂດຍມີການຂັດຂວາງໜ້ອຍທີ່ສຸດ.
ເມື່ອການແຍກຂອງລະນາບພື້ນດິນເປັນສິ່ງທີ່ຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້ ບາງທີອາດຈະແຍກພາກສ່ວນອະນາລັອກ ແລະ ດິຈິຕອນ, ຫຼື ເພື່ອສ້າງການບັນເທົາຄວາມຮ້ອນອ້ອມຮອບຮູຕິດຕັ້ງ ໃຫ້ໃຊ້ຕົວເກັບປະຈຸແບບຕໍ່ເພື່ອເຊື່ອມຊ່ອງຫວ່າງ. ວາງຕົວເກັບປະຈຸ 0.1 μF ຫຼື ນ້ອຍກວ່າໃນໄລຍະຫ່າງ 1-2 ນິ້ວຕາມການແຍກ, ເຮັດໃຫ້ມີວົງຈອນ AC ສັ້ນຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ RF ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການແຍກ DC. ຢ່າສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ ຫຼື RF ຜ່ານການແຍກລະນາບພື້ນດິນ; ຖ້າຮ່ອງຮອຍຕ້ອງຕັດຜ່ານການແຍກ, ໃຫ້ສົ່ງມັນຕັ້ງສາກເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ວົງແຫວນ ແລະ ເພີ່ມທາງກຣາດທີ່ຢູ່ຕິດກັບຈຸດຕັດກັນທັນທີ.
5.3 ຜ່ານເຕັກນິກການຕໍ່ ແລະ ຮົ້ວດິນ
ການເຊື່ອມຕໍ່ຕຳແໜ່ງຍຸດທະສາດຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ດິນເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ລະນາບພື້ນດິນລະຫວ່າງຊັ້ນຕ່າງໆ ຖືວ່າເປັນລັກສະນະທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດ ແຕ່ມັກຖືກມອງຂ້າມຂອງການອອກແບບ PCB 5G. ທີ່ຄວາມຖີ່ mmWave, ຄວາມเหนี่ยวนำຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ດິນເຖິງແມ່ນວ່າຈະສັ້ນກໍ່ກາຍເປັນສິ່ງສຳຄັນ. ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ດິນທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 10 mil ຜ່ານກະດານໜາ 62 mil ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມเหนี่ยวนำປະມານ 0.7 nH ເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ສຳຄັນ, ແຕ່ທີ່ 28 GHz ນີ້ສະແດງເຖິງຄວາມຕ້ານທານປະມານ 123 ohms, ພຽງພໍທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ດິນຄວາມຖີ່ສູງຫຼຸດລົງຢ່າງຮ້າຍແຮງ.
ວິທີແກ້ໄຂແມ່ນຢູ່ໃນແຖວຜ່ານຂະໜານ. ການໃຊ້ຈຸດຜ່ານສີ່ຈຸດໃນຂະໜານຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມດຸ່ນດ່ຽງທີ່ມີປະສິດທິພາບປະມານ 4 ເທົ່າ (ຄຳນຶງເຖິງຜົນກະທົບຂອງຄວາມດຸ່ນດ່ຽງເຊິ່ງກັນແລະກັນ), ເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ານທານຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນລະດັບທີ່ຍອມຮັບໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ. ສຳລັບອົງປະກອບ RF ທີ່ສຳຄັນ, ໃຫ້ວາງຈຸດຜ່ານດິນ 3-4 ຈຸດທີ່ຢູ່ຕິດກັບແຕ່ລະຂາຕໍ່ດິນ, ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຈຸດທີ່ໃກ້ທີ່ສຸດ.
ພື້ນດິນແຂງ. ຫ່າງຈຸດຜ່ານເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ໃກ້ກັບອົງປະກອບເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ທີ່ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງຈະເພີ່ມຂຶ້ນຕາມຄວາມຍາວຂອງຈຸດຜ່ານ, ເຮັດໃຫ້ເສັ້ນທາງສັ້ນເປັນສິ່ງຈຳເປັນ.
ຮູບທີ 6 - ມຸມມອງດ້ານເທິງຂອງຮູບແບບ PCB ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜ່ານຮູບແບບການຕໍ່ອ້ອມຮອບ
6. ການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານໃນ 5G Stack-Ups
6.1 ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຄວາມຕ້ານທານທີ່ຄວບຄຸມ
ຄວາມຕ້ານທານທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ເປັນຕົວແທນພື້ນຖານຂອງຄວາມໄວສູງ ແລະ ຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ RF. ເມື່ອແຫຼ່ງສັນຍານ, ເສັ້ນທາງການສົ່ງສັນຍານ, ແລະ ຈຸດສິ້ນສຸດທັງໝົດມີຄວາມຕ້ານທານທີ່ມີລັກສະນະດຽວກັນ, ພະລັງງານຈະຖືກໂອນຍ້າຍຈາກແຫຼ່ງສັນຍານໄປຫາໂຫຼດຢ່າງສົມບູນໂດຍບໍ່ມີການສະທ້ອນ. ຄວາມຕ້ານທານທີ່ບໍ່ກົງກັນເຮັດໃຫ້ສ່ວນໜຶ່ງຂອງສັນຍານສະທ້ອນກັບຄືນໄປຫາແຫຼ່ງສັນຍານ, ສ້າງຄື້ນຢືນ, ສຽງດັງ, ແລະ ການແຊກແຊງລະຫວ່າງສັນຍາລັກທີ່ເຮັດໃຫ້ສັນຍານດິຈິຕອນເສຍຫາຍ ແລະ ຫຼຸດປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ RF.
ສຳລັບການນຳໃຊ້ 5G, ຄວາມຕ້ານທານສາຍໄຟຟ້າສາຍດຽວ 50 ໂອມ ໄດ້ກາຍເປັນມາດຕະຖານສາກົນສຳລັບວົງຈອນ RF ແລະ ໄມໂຄເວຟ. ຄ່ານີ້ເກີດຂຶ້ນຈາກການເພີ່ມປະສິດທິພາບລະຫວ່າງຄວາມສາມາດໃນການຈັດການພະລັງງານ ແລະ ການສູນເສຍໃນສາຍ coaxial, ແລະ ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ລະບົບນິເວດ RF ທັງໝົດ, ອຸປະກອນທົດສອບ, ອົງປະກອບຕ່າງໆ ສົມມຸດວ່າລະບົບ 50 ໂອມ. ສູງ
ອິນເຕີເຟດດິຈິຕອນຄວາມໄວປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ 50 ໂອມສາຍດຽວ (ສຳລັບສັນຍານສາຍດຽວເຊັ່ນ: ໂມງ) ຫຼື ຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລ 100 ໂອມ (ສຳລັບຄູ່ດິຟເຟີເຣນຊຽລເຊັ່ນ MIPI, PCIe, ແລະ USB).
6.2 ການຕັ້ງຄ່າໄມໂຄຣສະຕຣິບສຳລັບສັນຍານ RF
ຮອຍສັນຍານແບບ microstrip ຢູ່ຊັ້ນນອກຂອງກະດານທີ່ມີພື້ນດິນຢູ່ຊັ້ນໃນທີ່ຢູ່ຕິດກັນ ເປັນຕົວແທນໃຫ້ແກ່ການຕັ້ງຄ່າສາຍສົ່ງທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດສຳລັບວົງຈອນ RF.
ຄຸນລັກສະນະຄວາມຕ້ານທານຂອງໄມໂຄຣສະຕຣິບແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງຮອຍ (W), ຄວາມສູງຈາກພື້ນດິນ (H), ຄວາມໜາຂອງທອງແດງ (T), ແລະຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກຂອງວັດສະດຸພື້ນຖານ (εr). ສຳລັບການປະມານຄ່າລຳດັບທີໜຶ່ງ, ຮ່ອງຮອຍທີ່ກວ້າງກວ່າ ແລະ ໄດອີເລັກຕຣິກທີ່ໜາກວ່າຈະເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານ, ໃນຂະນະທີ່ຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກທີ່ສູງຂຶ້ນຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານ.
ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ແບບໄມໂຄຣສະຕຣິບ: ການບັນລຸ 50Ω ໃນ Rogers RO4350B ໜາ 5 ມິນລີລິດ (εr = 3.48) ດ້ວຍທອງແດງ 1 ອອນສ໌ ຕ້ອງການຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງຮອຍປະມານ 11 ມິນລີລິດ. ຄວາມຕ້ານທານດຽວກັນໃນໄດອີເລັກຕຣິກ 4 ມິນລີລິດ ຕ້ອງການຄວາມກວ້າງ 8.5 ມິນລີລິດ ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບຄວາມໜາຂອງໄດອີເລັກຕຣິກ.
ຮູບທີ 7 - ແຜນວາດຕັດຂວາງຂອງຮູບຮ່າງຂອງສາຍສົ່ງໄຟຟ້າແບບໄມໂຄຣສະຕຣິບ
6.4 ຄວາມຕ້ານທານຄູ່ດິຟເຟີເຣນຊຽລສຳລັບອິນເຕີເຟດຄວາມໄວສູງ
ການສົ່ງຂໍ້ມູນສັນຍານແບບດີຟອຣເຟດເຊີ ເມື່ອຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນລະຫວ່າງສອງສັນຍານທີ່ສົມບູນກັນນັ້ນ ມີອິດທິພົນຕໍ່ອິນເຕີເຟດດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງທີ່ທັນສະໄໝ ເນື່ອງຈາກມີພູມຕ້ານທານສຽງລົບກວນທີ່ດີກວ່າ ແລະ EMI ທີ່ຫຼຸດລົງ. ຄວາມຕ້ານທານແບບດີຟອຣເຟດເຊີ (Zdiff) ແມ່ນຂຶ້ນກັບທັງຄວາມຕ້ານທານແບບດ່ຽວຂອງແຕ່ລະຮ່ອງຮອຍ (Z0) ແລະ ການຈັບຄູ່ລະຫວ່າງຮ່ອງຮອຍ. ສຳລັບຮ່ອງຮອຍທີ່ມີການເຊື່ອມຕໍ່ວ່າງໆ, Zdiff ≈ 2 × Z0. ເມື່ອຮ່ອງຮອຍເຄື່ອນທີ່ເຂົ້າໃກ້ກັນ, ການຈັບຄູ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານແບບດີຟອຣເຟດເຊີທີ່ຕໍ່າກວ່າອັດຕາສ່ວນ 2:1 ນີ້.
ສຳລັບຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລ 100 ໂອມ (ມາດຕະຖານສຳລັບອິນເຕີເຟດດິຈິຕອນຄວາມໄວສູງສ່ວນໃຫຍ່), ການອອກແບບທົ່ວໄປໃຊ້ຮ່ອງຮອຍປາຍດຽວ 50 ໂອມ ພ້ອມດ້ວຍການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລລົງເປັນ 100 ໂອມ. ໃນໄມໂຄຣສະຕຣິບທີ່ມີຮ່ອງຮອຍຄູ່ຂອບ, ການບັນລຸຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລ 100 ໂອມ ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງການໄລຍະຫ່າງຮ່ອງຮອຍ 1.5-2 ເທົ່າຂອງຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງຮອຍ. ໄລຍະຫ່າງທີ່ແຄບກວ່າຈະເພີ່ມການເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລຕື່ມອີກ; ໄລຍະຫ່າງທີ່ກວ້າງກວ່າຈະຫຼຸດຜ່ອນການເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານດິຟເຟີເຣນຊຽລ.
| layer | ຫນ້າທີ່ | ປະເພດ | ນ້ຳໜັກ Cu | ຄວາມຫນາ | ອຸປະກອນການ |
| L1 | ສັນຍານ RF | ໄມໂຄຣສະຕຣິບ 50Ω | 0.5 oz | - | RO4350B |
| L2 | ດິນ | ຍົນ | 1 oz | 5 ພັນ | Core |
| L3 | ສັນຍານ RF | ເສັ້ນດ່າງ 50Ω | 0.5 oz | 6 ພັນ | Prepreg |
| L4 | ດິນ | ຍົນ | 1 oz | 8 ພັນ | Core |
| ... | ສົມມາດ | ບ່ອນແລກປ່ຽນຄວາມ | ... | ... | ... |
ຕາຕະລາງທີ 2: ຕົວຢ່າງການຕັ້ງຄ່າ stack-up 5G 12 ຊັ້ນ (ບາງສ່ວນ) ສະແດງຊັ້ນເທິງສຸດ
7. ການພິຈາລະນາເຖິງຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ
ຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານໃນ PCB 5G ກວມເອົາປະກົດການຫຼາຍຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັນ ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໄດ້ ຖ້າບໍ່ໄດ້ຮັບການຄຸ້ມຄອງຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ການເຂົ້າໃຈກົນໄກຂອງການຫຼຸດຄຸນນະພາບຂອງສັນຍານ ແລະ ເຕັກນິກການອອກແບບແບບ stack-up ທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບເຫຼົ່ານັ້ນ ແຍກການອອກແບບທີ່ເປັນປະໂຫຍດອອກຈາກການອອກແບບທີ່ດີທີ່ສຸດ.
7.1 ກົນໄກການສູນເສຍຄວາມຖີ່ສູງ
ການສູນເສຍສັນຍານເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕາມຄວາມຖີ່ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບທາງກາຍະພາບຫຼາຍຢ່າງ. ການສູນເສຍໄດອີເລັກຕຣິກເກີດຂຶ້ນຈາກໂພລາໄລເຊຊັນໂມເລກຸນໃນວັດສະດຸພື້ນຖານຍ້ອນວ່າສະໜາມໄຟຟ້າສັ່ນສະເທືອນຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ RF, ໄດໂພລໃນວັດສະດຸພະຍາຍາມຈັດລຽງກັບສະໜາມ, ກະຈາຍພະລັງງານເປັນຄວາມຮ້ອນ. ການສູນເສຍນີ້ກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບປັດໄຈການກະຈາຍ: ການເພີ່ມ Df ສອງເທົ່າເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍສອງເທົ່າປະມານ. ທີ່ 28 GHz ໃນມາດຕະຖານ FR-4 (Df ≈ 0.020), ການສູນເສຍໄດອີເລັກຕຣິກສາມາດເກີນ 1.5 dB ຕໍ່ນິ້ວ, ໃນຂະນະທີ່ Rogers RO3003 (Df ≈ 0.001) ບັນລຸການສູນເສຍຕໍ່າກວ່າ 0.3 dB ຕໍ່ນິ້ວພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ. ການສູນເສຍຕົວນຳເພີ່ມຂຶ້ນຕາມຮາກຂັ້ນສອງຂອງຄວາມຖີ່ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງຜິວໜັງກະແສຄວາມຖີ່ສູງທີ່ສຸມຢູ່ໃກ້ໜ້າຜິວຕົວນຳ, ເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
7.2 ການອອກແບບຜ່ານສຳລັບແອັບພລິເຄຊັນ mmWave
ກ້ານ Via ແມ່ນສ່ວນທີ່ບໍ່ໄດ້ໃຊ້ຂອງຮູຜ່ານທີ່ຂະຫຍາຍຜ່ານຊັ້ນບ່ອນທີ່ສັນຍານອອກສ້າງໂຄງສ້າງສະທ້ອນທີ່ສະທ້ອນສັນຍານຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ສະເພາະ. ກ້ານນີ້ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນສາຍສົ່ງໄຟຟ້າທີ່ມີການສະເທືອນຄື້ນຄວາມຍາວໜຶ່ງສ່ວນສີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການສະທ້ອນສູງສຸດ. ທີ່ 28 GHz ດ້ວຍຄວາມໜາຂອງກະດານ 50 mil, ແມ່ນແຕ່ກ້ານ 15 mil ກໍສາມາດສ້າງການສະທ້ອນທີ່ມີບັນຫາໄດ້. ວິທີແກ້ໄຂລວມມີການເຈາະກັບຫຼັງເພື່ອເອົາກ້ານອອກ ຫຼື ການໃຊ້ແລງຕາບອດ/ຝັງທີ່ສິ້ນສຸດຢູ່ຊັ້ນສັນຍານຢ່າງແນ່ນອນ.
ຮູບທີ 9 - PCB ເຈາະທາງຫຼັງຜ່ານ
ສະຫຼຸບ
ການອອກແບບ PCB stack-up 5G ທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດຕ້ອງການຄວາມຊ່ຽວຊານໃນຫຼາຍສາຂາວິຊາເຊັ່ນ: ວິທະຍາສາດວັດສະດຸ, ທິດສະດີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ຂະບວນການຜະລິດ, ແລະ ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ. ແນວທາງທີ່ນຳສະເໜີໃນບົດຄວາມນີ້ຕັ້ງແຕ່ການຄັດເລືອກວັດສະດຸຜ່ານຍຸດທະສາດການຕໍ່ສາຍດິນຈົນເຖິງການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານສະໜອງຂອບການເຮັດວຽກທີ່ສົມບູນແບບສຳລັບການສ້າງ...
ການອອກແບບ 5G ທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
ຜົນໄດ້ຮັບຫຼັກລວມມີ:
1. ການເລືອກວັດສະດຸຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການນຳໃຊ້ແຜ່ນລາມິເນດຄວາມຖີ່ສູງຕາມຄວາມຕ້ອງການ, FR-4 ຢູ່ບ່ອນອື່ນ.
2. ການວາງຊ້ອນກັນແບບສົມມາດທີ່ມີລະນາບອ້າງອີງທີ່ເໝາະສົມແມ່ນບໍ່ສາມາດເຈລະຈາໄດ້. 3. ຄວາມສົມບູນຂອງລະນາບພື້ນດິນ ແລະ ການຕໍ່ຜ່ານການກຳນົດຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານທີ່ mmWave.
4. ການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄວບຄຸມຄວາມໜາຂອງໄດອີເລັກຕຣິກທີ່ຊັດເຈນ ແລະ ການກວດສອບຕົວແກ້ໄຂພາກສະໜາມ.
5. ການຮ່ວມມືແຕ່ຫົວທີກັບຜູ້ຜະລິດ PCB ຂອງທ່ານຊ່ວຍປ້ອງກັນການຕອບສະໜອງທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ.
ໃນຂະນະທີ່ເທັກໂນໂລຢີ 5G ສືບຕໍ່ພັດທະນາໄປສູ່ຄວາມຖີ່ສູງ ແລະ ຄວາມສັບສົນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຂັ້ນຕອນ ແລະ ວິທີການທີ່ໄດ້ລະບຸໄວ້ຢູ່ນີ້ຈະຍັງຄົງເປັນພື້ນຖານ. ບໍ່ວ່າທ່ານຈະອອກແບບຜະລິດຕະພັນ 5G ທຳອິດຂອງທ່ານ ຫຼື ເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງແພລດຟອມທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ການລົງທຶນເວລາໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ stack-up ຈະໃຫ້ຜົນຕອບແທນໃນປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ, ຜົນຜະລິດການຜະລິດ, ແລະ ເວລາທີ່ນຳເຂົ້າສູ່ຕະຫຼາດ.
