1. تعارف
1.1 5G انقلاب ۽ پي سي بي چئلينجز
5G وائرليس ٽيڪنالاجي جو عالمي سطح تي رول آئوٽ 4G LTE جي آمد کان وٺي ٽيليڪميونيڪيشن انفراسٽرڪچر ۾ سڀ کان اهم تبديلي جي نمائندگي ڪري ٿو. وسيع ڪوريج لاءِ 6 GHz جي هيٺان ٻن مختلف فريڪوئنسي بينڊز ۽ الٽرا هاءِ لاءِ 24 کان 77 GHz تائين ملي ميٽر ويو (mmWave) فريڪوئنسي تي ڪم ڪري رهيو آهي.
تيز ڊيٽا ٽرانسميشن 5G نيٽ ورڪ پرنٽ ٿيل سرڪٽ بورڊ (PCB) ڊيزائن ۾ بي مثال درستگي جي ضرورت آهي. روايتي PCB ايپليڪيشنن جي برعڪس، 5G سسٽم کي سگنل فريڪوئنسي کي سنڀالڻ گهرجي جتي خوردبيني ڊيزائن جون خاميون به تباهي واري ڪارڪردگي جي خرابي جو سبب بڻجي سگهن ٿيون.
صنعت جي تجزيي موجب، عالمي 5G انفراسٽرڪچر مارڪيٽ 2027 تائين 47.7 بلين ڊالر کان وڌي وڃڻ جو امڪان آهي، جيڪو اعليٰ ڪارڪردگي واري پي سي بي حلن جي وڏي گهرج کي وڌائيندو. هي واڌ پي سي بي ڊيزائنرز لاءِ موقعا ۽ چئلينج ٻئي پيدا ڪري ٿي جن کي ريڊيو فريڪوئنسي تي مادي ملڪيتن، پرت جي ترتيب، ۽ سگنل رويي جي وچ ۾ پيچيده تعلق تي عبور حاصل ڪرڻ گهرجي. 4G کان 5G ڏانهن منتقلي صرف هڪ وڌندڙ اپ گريڊ ناهي ان کي پي سي بي اسٽيڪ اپ آرڪيٽيڪچر جي بنيادي طور تي ٻيهر سوچڻ جي ضرورت آهي.
شڪل 1 - فريڪوئنسي اسپيڪٽرم جنهن ۾ ذيلي 6 GHz ۽ ايم ايم ويو بينڊ نمايان ٿيل آهن.
1.2 5G ڪارڪردگي ۾ اسٽيڪ اپ ڊيزائن جو اهم ڪردار
پي سي بي تانبے جي تہن، ڊائي اليڪٽرڪ مواد، ۽ ڪور سبسٽريٽس جي احتياط سان ترتيب ڏنل ترتيب کي اسٽيڪ اپ ڪري ٿو، جنهن تي سڀئي 5G سگنل سالميت منحصر آهي. ايم ايم ويو فريڪوئنسي تي، برقي مقناطيسي توانائي اصولن جي مطابق عمل ڪري ٿي جيڪي گهٽ فريڪوئنسي ايپليڪيشنن جي عادي ڊيزائنرز لاءِ تقريبن متضاد لڳي ٿي. سگنل جي طول موج ملي ميٽر اسڪيل تائين سکي ٿي، ٺاهيندي
1 GHz تي غير اهم وي اسٽبس ۽ ٽريس ڊسڪنٽينيوٽيز جهڙيون خاصيتون 28 GHz تي سگنل جي عڪاسي ۽ نقصان جا وڏا ذريعا بڻجي وڃن ٿيون.
هڪ صحيح طرح سان ٺهيل 5G PCB اسٽيڪ اپ کي هڪ ئي وقت ڪيترن ئي مقابلي واري گهرجن کي پورو ڪرڻ گهرجي: سگنل جي عڪاسي کي روڪڻ لاءِ ڪنٽرول ٿيل رڪاوٽ، سگنل جي طاقت کي محفوظ رکڻ لاءِ گهٽ داخل ڪرڻ جو نقصان، سرڪٽ جي وچ ۾ ڪراس ٽالڪ کي روڪڻ لاءِ موثر برقي مقناطيسي مداخلت (EMI) شيلڊنگ، ۽ بجلي جي بکايل RF ايمپليفائرز کان گرمي کي ختم ڪرڻ لاءِ مضبوط حرارتي انتظام. اسٽيڪ اپ ترتيب سڌو سنئون انهن مان هر هڪ پيرا ميٽر تي اثر انداز ٿئي ٿي، ان کي پوري 5G PCB ڊيزائن جي عمل ۾ واحد سڀ کان اهم فيصلو بڻائي ٿي.
2. 5G PCB جي گهرجن کي سمجھڻ
2.1 5G فريڪوئنسي اسپيڪٽرم ۽ سگنل خاصيتون
ذيلي 6 GHz بينڊ: وسيع ڪوريج لاءِ بنياد
600 MHz کان 6 GHz تائين فريڪوئنسي شامل ڪندڙ ذيلي 6 GHz اسپيڪٽرم، 5G جي ڪوريج جي ريڙهه جي هڏي جي نمائندگي ڪري ٿو. اهي گهٽ فريڪوئنسيون وسيع علائقي جي نيٽ ورڪ جي تعیناتي لاءِ ضروري پروپيگيشن خاصيتون مهيا ڪن ٿيون، جيڪي mmWave جي مقابلي ۾ اعليٰ عمارت جي دخول ۽ ڊگهي رينج پيش ڪن ٿيون. PCB ڊيزائن جي نقطي نظر کان، ذيلي 6 GHz سگنل 4G LTE کان وڌيڪ گهربل پر mmWave ايپليڪيشنن کان گهٽ انتهائي چئلينج پيش ڪن ٿا.
ايم ايم ويو بينڊ (24-77 گيگا هرٽز): انتهائي درستگي جون گهرجون ملي ميٽر وييو 5G، بنيادي طور تي 24 GHz، 28 GHz، 39 GHz، ۽ 77 GHz بينڊ ۾ ڪم ڪري ٿي، PCB ٽيڪنالاجي کي ان جي حد تائين ڌڪي ٿي. 28 GHz تي، هڪ عام راجرز RO4350B ليمينيٽ (Dk = 3.48) ۾ ويولينٿ صرف 5.7 ملي ميٽر ماپي ٿي. ان جو مطلب آهي ته هڪ چوٿون ويولينٿ اسٽب هڪ نازڪ گونج جي ڊيگهه صرف 1.4 ملي ميٽر تائين پکڙيل آهي. روايتي پليٽ ٿيل سوراخ ذريعي وييا، جيڪي معمول مطابق 2-3 ملي ميٽر اسٽب ڇڏيندا آهن، اهم پيراسائيٽڪ گونج بڻجي ويندا آهن جيڪي سگنل جي سالميت کي مڪمل طور تي تباهه ڪري سگهن ٿا.
شڪل 2 - تفصيلي طول موج جو مقابلو جسماني طول و عرض ڏيکاري ٿو
2.2 5G اسٽيڪ اپ لاءِ اهم برقي پيرا ميٽرز
ڪيترائي برقي پيرا ميٽر 5G PCB جي ڪارڪردگي کي سنڀاليندا آهن، هر هڪ کي اسٽيڪ اپ ڊيزائن دوران احتياط سان غور ڪرڻ جي ضرورت آهي. ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ (Dk يا εr) سگنل جي تبليغ جي رفتار ۽ ڪنٽرول ٿيل رڪاوٽ جي قدرن کي طئي ڪري ٿو. 5G ايپليڪيشنن لاءِ، فريڪوئنسي ۽ گرمي پد ٻنهي ۾ Dk استحڪام تمام ضروري آهي. هڪ مواد جنهن جو Dk گرمي پد کان 5٪ مختلف هوندو آهي، رڪاوٽ جي تبديلين جو سبب بڻجندو جيڪي عڪاسي پيدا ڪندا آهن ۽ درستگي RF سرڪٽ ۾ سگنل جي سالميت کي خراب ڪندا آهن.
ڊسيپيشن فيڪٽر (Df)، جنهن کي نقصان ٽينجنٽ (ٽين δ) پڻ سڏيو ويندو آهي، ڊائي اليڪٽرڪ نقصانن جي مقدار کي بيان ڪري ٿو. معياري FR-4 10 GHz تي 0.015-0.020 جي Df قدرن کي ظاهر ڪري ٿو، جڏهن ته راجرز RO3003 وانگر اعليٰ ڪارڪردگي وارا مواد ساڳئي فريڪوئنسي تي 0.0010 حاصل ڪن ٿا، 15-20x بهتري.
5G ايپليڪيشنن لاءِ رڪاوٽ ڪنٽرول رواداري ڊرامائي طور تي سخت ٿئي ٿي. جڏهن ته ±10٪ رڪاوٽ رواداري ڪيترن ئي ايپليڪيشنن لاءِ ڪافي ٿي سگهي ٿي، 5G آر ايف سرڪٽس کي عام طور تي ±5٪ يا سخت ڪنٽرول جي ضرورت هوندي آهي.
| مواد | ڊبلڪٽر مسلسل (ڊي ڪي) | Dissipation فئڪٽري (ڊي ايف) | بهترين ايپليڪيشن |
| ايف آر-4 معياري | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | ڊجيٽل، ذيلي 6 GHz غير نازڪ |
| راجرز RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | ذيلي 6 GHz RF، قيمت-مؤثر mmWave |
| راجرز RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | اعليٰ ڪارڪردگي وارا ايم ايم ويو، بيس اسٽيشنون |
| RT/duroid 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | الٽرا لو نقصان >20 GHz، مرحليوار صفون |
ٽيبل 1: 5G پي سي بي ايپليڪيشنن لاءِ اعليٰ فريڪوئنسي ليمينيٽ مواد جو مقابلو
2.3 جسماني ۽ حرارتي گهرجون
5G PCBs کي عام طور تي جديد RF ٽرانسيور، بيس بينڊ پروسيسرز، پاور مئنيجمينٽ سرڪٽس، ۽ لاڳاپيل ڊجيٽل انٽرفيس جي ڊينس روٽنگ گهرجن کي پورو ڪرڻ لاءِ 10-16 ڪاپر ليئرز جي ضرورت هوندي آهي. هاءِ ڊينسٽي انٽر ڪنيڪٽ (HDI) ٽيڪنالاجي جنهن ۾ 0.1 ملي ميٽر قطر جيترا ننڍا مائڪرو ويزا، بلائنڊ ۽ بفرڊ ويزا، ۽ ڪنهن به ليئر روٽنگ شامل آهن، جزو جي کثافت حاصل ڪرڻ لاءِ ضروري بڻجي ويندي آهي جيڪا 5G سسٽم انٽيگريشن جي ضرورت آهي جڏهن ته ڪنٽرول ٿيل امپيڊنس سگنل رستن کي برقرار رکندي.
5G ڊيزائن ۾ ٿرمل مئنيجمينٽ اهم چئلينج پيش ڪري ٿو. بيس اسٽيشن ايپليڪيشنن ۾ پاور ايمپليفائر 50-100 واٽ کي ختم ڪري سگهن ٿا، مقامي هٽ اسپاٽ پيدا ڪن ٿا جيڪي آپريشن دوران 85-100 ° C تائين پهچن ٿا. پي سي بي سبسٽريٽ ۾ ڪافي ٿرمل چالکائي (≥1.5 W/m·K) هجڻ گهرجي ته جيئن هن گرمي کي بورڊ ايريا ۾ پکيڙي سگهجي ۽ ان کي هيٽ سنڪ يا ٿرمل مئنيجمينٽ سسٽم ۾ منتقل ڪري سگهجي. اعليٰ درجه حرارت جي مزاحمت، جيڪا ≥150 ° C جي رليٽيو ٿرمل انڊيڪس (RTI) جي طور تي ماپي ويندي آهي، مسلسل آپريٽنگ حالتن ۾ مواد جي استحڪام کي يقيني بڻائي ٿي.
5G PCBs لاءِ پيداوار جي رواداري ڪافي سخت ٿئي ٿي. رجسٽريشن جي درستگي، ڪاپر جي تہن جي وچ ۾ ترتيب جي درستگي ±75 μm (±3 mils) يا mmWave ايپليڪيشنن لاءِ بهتر هجڻ گهرجي، روايتي ڊيزائن لاءِ ±150 μm جي مقابلي ۾.
3. 5G اسٽيڪ اپ لاءِ مواد جي چونڊ
3.1 هاءِ فريڪوئنسي ليمينيٽ مواد
راجرز مواد: آر ايف ڪارڪردگي لاءِ انڊسٽري معيار
راجرز ڪارپوريشن جا هاءِ فريڪوئنسي ليمينيٽ 5G پي سي بي ايپليڪيشنن لاءِ ڊي فيڪٽو معيار بڻجي ويا آهن، احتياط سان انجنيئر ٿيل ڊائي اليڪٽرڪ خاصيتون پيش ڪن ٿا جيڪي وسيع فريڪوئنسي ۽ درجه حرارت جي حدن ۾ مستحڪم رهن ٿيون. RO4000 سيريز، خاص طور تي RO4350B، آر ايف ڪارڪردگي ۽ پيداوار جي وچ ۾ هڪ بهترين توازن قائم ڪري ٿي. 3.48 ±0.05 جي ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ ۽ 10 GHz تي 0.0037 جي ڊسڪشن فيڪٽر سان، RO4350B معياري FR-4 پروسيسنگ ٽيڪنڪ استعمال ڪندي پيش گوئي واري رڪاوٽ ڪنٽرول فراهم ڪري ٿو جيڪي علاج يا تبديل ٿيل ڊرلنگ پيرا ميٽرز جي ضرورت ناهي.
گهٽ نقصان جي گهرج ڪندڙ ايپليڪيشنن لاءِ، RO3000 سيريز غير معمولي ڪارڪردگي فراهم ڪري ٿي. RO3003، پنهنجي سيرامڪ سان ڀريل PTFE تعمير سان، 0.0010 جو Df ۽ 3.00 جو Dk خاصيتون حاصل ڪري ٿو جيڪي 10 MHz کان 40 GHz تائين قابل ذڪر طور تي هڪجهڙائي رکن ٿيون. هي مواد بيس اسٽيشن پاور ايمپليفائر ڊيزائن ۽ ٻين ايپليڪيشنن ۾ شاندار آهي جتي داخل ڪرڻ جي نقصان جي هر ڏهين ڊي بي سسٽم جي ڪارڪردگي تي اثر انداز ٿئي ٿي. واپار بند اعلي مواد جي قيمتن (عام طور تي 3-5x RO4350B) ۽ وڌيڪ گهربل ٺاھڻ جي گهرجن ۾ اچي ٿو.
شڪل 3 - راجرز RO4350B ليمينيٽ جي تعمير جو ڪراس-سيڪشنل نظارو جيڪو ٽامي جي ورق، رال سسٽم، ۽ شيشي جي مضبوطي ڏيکاري ٿو.
3.2 5G ايپليڪيشنن ۾ FR-4: حدون سمجهڻ
معياري FR-4 5G ڊيزائن جي مخصوص حصن لاءِ قابل عمل رهي ٿو، خاص طور تي ڊجيٽل سگنل پروسيسنگ سيڪشن، پاور ڊسٽريبيوشن نيٽ ورڪ، ۽ ذيلي 6 GHz ايپليڪيشنون جتي RF ڪارڪردگي جون گهرجون گهٽ سخت آهن. Shengyi، Panasonic، ۽ ITEQ جهڙن ٺاهيندڙن کان جديد اعليٰ معيار جو FR-4 مناسب رال سسٽم ۽ شيشي جي مضبوطي استعمال ڪندي 5 GHz تي 0.012-0.015 جي Df قدر حاصل ڪري سگهي ٿو.
ڪيترن ئي ذيلي 6 GHz سگنل رستن لاءِ قابل قبول.
جڏهن ته، FR-4 جون حدون وڌيڪ فريڪوئنسي تي واضح ٿي وينديون آهن. مواد جو Dk عام طور تي آپريٽنگ گرمي پد جي حد (-40°C کان +85°C) ۾ ±10% تائين مختلف هوندو آهي، جڏهن ته اعليٰ فريڪوئنسي ليمينيٽس لاءِ ±2% هوندو آهي. هي تبديلي رڪاوٽ جي اتار چڙهاؤ ۾ ترجمو ڪري ٿي جيڪا تيز رفتار ڊجيٽل انٽرفيس ۾ عڪاسي-حوصلہ افزائي بٽ غلطيون پيدا ڪري سگهي ٿي ۽ RF سسٽم جي ڪارڪردگي کي خراب ڪري سگهي ٿي. اضافي طور تي، FR-4 جي شيشي جي مضبوطي اثرائتي Dk ۾ مقامي تبديليون پيدا ڪري ٿي 'فائبر ويو اثر' جيڪو شيشي فائبر جي نموني ڏانهن ترچھي زاوين تي هلندڙ نشانن لاءِ مسئلو بڻجي ويندو آهي.
3.3 هائبرڊ اسٽيڪ اپ حڪمت عمليون: ڪارڪردگي ۽ قيمت کي بهتر بڻائڻ
هائبرڊ اسٽيڪ اپ، جيڪي FR-4 سان گڏ هاءِ فريڪوئنسي ليمينيٽس کي گڏ ڪن ٿا، پيچيده 5G ڊيزائن ۾ ڪارڪردگي ۽ قيمت کي متوازن ڪرڻ لاءِ هڪ بهترين طريقو پيش ڪن ٿا. بنيادي حڪمت عملي صرف مهانگو گهٽ نقصان وارو مواد رکي ٿي جتي RF سگنل سفر ڪن ٿا، جڏهن ته ڊجيٽل سگنل، پاور ورڇ، ۽ ميڪيڪل سپورٽ کڻڻ واري اندروني پرتن لاءِ اقتصادي FR-4 استعمال ڪن ٿا. هڪ عام هائبرڊ اسٽيڪ اپ ٻاهرين ٻن پرتن لاءِ راجرز RO4350B استعمال ڪري سگهي ٿو (12-پرت ڊيزائن ۾ L1 ۽ L12) جتي RF مائڪرو اسٽريپ ٽرانسميشن لائينون رهن ٿيون، FR-4 ڪور اندروني پرتن تي مشتمل آهن.
شڪل 4 - 12-پرت هائبرڊ اسٽيڪ اپ جو ڪراس-سيڪشنل ڊاگرام جيڪو آر ايف سگنلن لاءِ راجرز RO4350B ٻاهرين پرتن کي ڏيکاري ٿو.
4. 5G لاءِ پرت جي ترتيب جون حڪمت عمليون
4.1 بنيادي اسٽيڪ اپ اصول
مخصوص پرت جي ترتيبن ۾ غوطه خوري ڪرڻ کان اڳ، ڪيترائي بنيادي اصول سڀني پيشه ور 5G PCB اسٽيڪ اپ ڊيزائن کي سنڀاليندا آهن. سميٽري سڀ کان اهم پيداواري غور جي حيثيت رکي ٿي: ليمينيشن ۽ ٿرمل سائيڪلنگ دوران وار پيج کي روڪڻ لاءِ اسٽيڪ اپ کي بورڊ جي سينٽرل لائن جي چوڌاري متوازن هجڻ گهرجي. ان جو مطلب آهي سينٽرل جهاز جي مخالف پاسن تي ٽامي جي وزن، ڪور جي ٿلهي، ۽ پري پريگ ڳڻپ کي ملائڻ. هڪ بورڊ جيڪو هڪ پاسي تانبا سان ڳرو آهي، ريفلو سولڊرنگ کان پوءِ آلو چپ وانگر جهڪي ويندو، درستگي آر ايف اسيمبلين لاءِ هڪ ناقابل قبول نتيجو.
ريفرنس جهاز جي ويجهڙائي به ساڳي طرح اهم آهي: هر سگنل پرت کي فوري طور تي ان جي ڀرسان هڪ بي ترتيب زمين يا پاور جهاز هجڻ گهرجي. هي گهٽ انڊڪٽنس واپسي جو رستو فراهم ڪري ٿو جيڪو اعليٰ فريڪوئنسي سگنلن کي گهربل آهي جڏهن ته ساڳئي وقت سگنل پرت کي مداخلت کان بچائي ٿو.
پرت جي جوڙڻ ۾ سگنل جي پرتن کي ڪم ۽ بجلي جي گهرجن جي لحاظ کان گروپ ڪرڻ شامل آهي. تيز رفتار ڊفرنشل جوڙن کي ساڳئي پرت تي روٽ ڪرڻ گهرجي، ڊيگهه جي ميلاپ سان سرپينٽائن روٽنگ ذريعي حاصل ڪئي وڃي بجاءِ پرتن ۾ جوڙن کي ورهائڻ جي. آر ايف سگنل پرتون عام طور تي ٻاهرين پرتن تي قبضو ڪن ٿيون جتي انهن کي مائڪرو اسٽرپ ٽرانسميشن لائينن جي طور تي لاڳو ڪري سگهجي ٿو، ٽيوننگ ۽ ڊيبگ لاءِ آسان رسائي فراهم ڪري ٿي.
4.2 8-ليئر اسٽيڪ اپ: 5G ڊيزائن لاءِ داخلا پوائنٽ
هڪ 8-پرت اسٽيڪ اپ بنيادي 5G ايپليڪيشنن جهڙوڪ IoT ڊوائيسز، ننڍا سيل ريڊيو، يا سادي ذيلي 6 GHz RF ماڊلز لاءِ گهٽ ۾ گهٽ عملي پرت جي ڳڻپ جي نمائندگي ڪري ٿو. جڏهن ته اعليٰ پرت جي ڳڻپ جي مقابلي ۾ محدود آهي، هڪ سٺي نموني سان ٺهيل 8-پرت جي جوڙجڪ احتياط سان روٽنگ نظم و ضبط ۽ جزو جي جڳهه سان اعتدال پسند پيچيده ڊيزائن کي مؤثر طريقي سان سپورٽ ڪري سگهي ٿي.
تجويز ڪيل 8-پرت جي ترتيب:
∙ پرت 1: آر ايف سگنل ۽ نازڪ تيز رفتار (مائڪرو اسٽرپ، 50Ω)
∙ پرت 2: زميني جهاز (بنيادي آر ايف واپسي جو رستو)
∙ پرت 3: تيز رفتار ڊجيٽل سگنل (اسٽريپ لائن، 50Ω يا 100Ω فرق) ∙ پرت 4: پاور پلین (+3.3V، +1.8V اسپلٽ)
∙ پرت 5: پاور پلين (عڪس: +3.3V، +1.8V اسپلٽ)
∙ پرت 6: تيز رفتار ڊجيٽل سگنل (اسٽريپ لائن، آرٿوگونل کان L3 تائين)
∙ پرت 7: زميني جهاز (ثانوي واپسي جو رستو)
∙ پرت 8: آر ايف سگنل ۽ نازڪ تيز رفتار (مائڪرو اسٽرپ، 50Ω)
هي ترتيب سميٽري مهيا ڪري ٿي (L1-L2-L3-L4 آئينو L8-L7-L6-L5)، يقيني بڻائي ٿي ته هر سگنل پرت ۾ هڪ ويجهڙائي ريفرنس پلين آهي، ۽ پاور پلين کي مرڪز ۾ رکي ٿي جتي انهن جي ڪيپيسٽينس ڊيڪپلنگ جي بهترين خدمت ڪري ٿي. عام ڊائي اليڪٽرڪ ٿولهه ٿي سگهي ٿي: L1-L2 = 6 ميل (آر ايف لاءِ RO4350B)، L2-L3 = 8 ميل (ڪور)، L3-L4 = 14 ميل (پري پريگ)، L4-L5 = 20 ميل (ڪور)، L8 سان سميٽري طور تي آئيني ٿيل.
4.3 12-پرت اسٽيڪ اپ: ترقي يافته 5G ايپليڪيشنون
جديد 5G سسٽم بيس اسٽيشن ماڊيولز، وڏي پيماني تي MIMO اينٽينا ايري، يا اعليٰ اسمارٽ فونز لاءِ 12-پرت اسٽيڪ اپ بهترين نتيجن لاءِ گهربل روٽنگ کثافت ۽ سگنل سالميت ڪارڪردگي فراهم ڪري ٿو. اضافي پرتون فعال ڪن ٿيون
آر ايف، ڊجيٽل، ۽ پاور سيڪشن جي مڪمل الڳ ٿيڻ، جڏهن ته اعليٰ شيلڊنگ لاءِ ڪيترائي زميني جهاز مهيا ڪرڻ.
ايم ايم ويو لاءِ بهتر ڪيل 12-پرت جي ترتيب:
∙ پرت 1: آر ايف سگنل پرت A (ايم ايم ويو اينٽينا فيڊز، مائڪرو اسٽرپ 50Ω) ∙ پرت 2: گرائونڊ پلين اي (پرائمري آر ايف ريٽرن، 1 اونس ڪيو)
∙ پرت 3: آر ايف سگنل پرت بي (ثانوي آر ايف رستا، پٽي لائن 50Ω)
∙ پرت 4: گرائونڊ پلين بي (آر ايف آئسوليشن ۽ ريٽرن، 1 اونس ڪيو)
∙ پرت 5: پاور پلين A (RF پاور: +5V PA سپلائي، 2 آونس Cu)
∙ پرت 6: تيز رفتار ڊجيٽل (SerDes، DDR، PCIe اسٽرپ لائن)
∙ پرت 7: تيز رفتار ڊجيٽل (L6 ڏانهن آرٿوگونل روٽنگ)
∙ پرت 8: پاور پلین بي (ڊجيٽل پاور: +3.3V، +1.8V، +1.2V اسپلٽس، 2 آونس ڪيوبڪ) ∙ پرت 9: گرائونڊ پلین سي (ڊجيٽل ريٽرن ۽ شيلڊنگ، 1 آونس ڪيوبڪ)
∙ پرت 10: گھٽ رفتار جا سگنل ۽ روٽنگ (ڪنٽرول، I2C، SPI)
∙ پرت 11: گرائونڊ پلين ڊي (آخري شيلڊنگ پرت، 1 آونس ڪيو)
∙ پرت 12: آر ايف سگنل پرت سي (ثانوي آر ايف، جزو جي جڳهه، مائڪرو اسٽريپ 50Ω) هي SGSGPSSPGSGS ترتيب غير معمولي ڪارڪردگي فراهم ڪري ٿي: چار الڳ زميني جهاز ڪيترائي شيلڊنگ رڪاوٽون ٺاهيندا آهن، آر ايف پرتون ڊجيٽل سوئچنگ شور کان مڪمل طور تي الڳ ٿيل آهن، ۽ L3 تي اسٽرپ لائن آر ايف روٽنگ حساس رستن لاءِ بهترين شيلڊنگ پيش ڪري ٿي. اسٽيڪ اپ L6-L7 سينٽر جهاز بابت هم آهنگي برقرار رکي ٿو.
شڪل 5 - 12-پرت 5G PCB اسٽيڪ اپ جو تفصيلي ڪراس سيڪشن جيڪو پرت جي ٿولهه، ٽامي جي وزن، ۽ سگنل/پلين ڏيکاري ٿو.
5. 5G PCBs لاءِ گرائونڊنگ ٽيڪنڪس
5.1 هاءِ فريڪوئنسي ڊيزائن لاءِ گرائونڊنگ جا بنيادي اصول
اعليٰ تعدد تي، زمين صرف هڪ صفر وولٽيج ريفرنس پوائنٽ نه آهي پر هڪ پيچيده برقي مقناطيسي structure آهي جنهن جو رويو سگنل جي سالميت جي ڪارڪردگي تي حاوي آهي. بنيادي اصول: اعليٰ تعدد واپسي وارا وهڪرا سڌو سنئون انهن جي لاڳاپيل سگنل جي نشانن جي هيٺان وهندا آهن، گهٽ ۾ گهٽ رڪاوٽ جي رستي تي عمل ڪندي. هي رستو ڊي سي مزاحمت تي نه پر انڊڪٽنس واپسي وارن وهڪرن تي منحصر آهي قدرتي طور تي سگنل ڪنڊڪٽر سان وڌ ۾ وڌ مقناطيسي ميدان جي جوڙي جي علائقي ۾ مرڪوز آهن.
ايم ايم ويو فريڪوئنسي تي اسڪين ايفڪٽ جو مطلب آهي ته ريٽرن ڪرنٽ صرف زميني جهاز جي مٿاڇري جي مٿين ڪجهه سو نانو ميٽرن ۾ وهندا آهن. اهو مٿاڇري جي ختم ٿيڻ ۽ آڪسائيڊيشن جي صلاحيت کي حيرت انگيز طور تي اهم بڻائي ٿو، خراب ٿيل ٽامي روشن ٽامي جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آر ايف مزاحمت ڏيکاري ٿو. انهي سبب لاءِ، ڪيترائي ڊزائنر نازڪ آر ايف علائقن ۾ زميني جهازن تي ENIG (اليڪٽروليس نڪل امرسن گولڊ) مٿاڇري جي ختم ٿيڻ کي بيان ڪن ٿا، نڪل پرت متعارف ڪرائڻ واري معمولي اضافي انڊڪٽنس جي باوجود.
5.2 سولڊ گرائونڊ پلين تي عملدرآمد
هڪ مسلسل، اڻ ٽٽل زميني جهاز ڪنهن به اعليٰ فريڪوئنسي پي سي بي اسٽيڪ اپ جي واحد سڀ کان اهم خصوصيت جي نمائندگي ڪري ٿو. زميني جهاز کي ڪنهن به رڪاوٽ (خالي، سلاٽ، ڪٽ آئوٽ) کي وهڻ لاءِ واپسي جي وهڪري لاءِ هڪ مڪمل طور تي هموار ڍنڍ جي مٿاڇري فراهم ڪرڻ جي طور تي سوچيو جيڪو انرجي کي شعاع ڏئي ٿو ۽ سگنلن کي ظاهر ڪري ٿو. 5G ايپليڪيشنن لاءِ، زميني جهاز جي سالميت غير ڳالهه ٻولهه لائق آهي: هر زميني جهاز کي گهٽ ۾ گهٽ رڪاوٽن سان بورڊ جي ڪنڊ کان ڪنڊ تائين وڌائڻ گهرجي.
جڏهن زميني جهاز جي ورهاست ناگزير ٿي وڃي ٿي ته شايد اينالاگ ۽ ڊجيٽل حصن کي الڳ ڪرڻ لاءِ، يا ماؤنٽنگ هولز جي چوڌاري حرارتي رليف پيدا ڪرڻ لاءِ، خلا کي پورو ڪرڻ لاءِ سلائي ڪيپيسٽر استعمال ڪريو. اسپلٽ سان گڏ 1-2 انچ جي وقفن تي 0.1 μF يا ننڍا ڪيپيسٽر رکو، ڊي سي آئسوليشن کي برقرار رکندي آر ايف فريڪوئنسي تي اي سي شارٽ فراهم ڪريو. ڪڏهن به تيز رفتار يا آر ايف سگنلز کي گرائونڊ پلٽ تي نه روٽ ڪريو؛ جيڪڏهن ڪو ٽريس هڪ اسپلٽ کي پار ڪرڻ گهرجي، ته ان کي عمودي طور تي روٽ ڪريو ته جيئن لوپ ايريا کي گهٽ ۾ گهٽ ڪري سگهجي ۽ ڪراسنگ پوائنٽ جي فوري طور تي ڀرسان هڪ گرائونڊ ذريعي شامل ڪري سگهجي.
5.3 سلائي ۽ گرائونڊ فينسنگ ٽيڪنڪ ذريعي
زميني جهازن کي پرتن جي وچ ۾ ڳنڍڻ لاءِ گرائونڊنگ وياس جي اسٽريٽجڪ جڳهه کي سلائي ڪرڻ 5G پي سي بي ڊيزائن جي سڀ کان اهم پر اڪثر نظرانداز ڪيل پهلوئن ۾ شامل آهي. ايم ايم ويو فريڪوئنسي تي، هڪ ننڍڙي زميني ڪنيڪشن جي انڊڪٽنس به اهم ٿي ويندي آهي. 62 ميل ٿلهي بورڊ ذريعي هڪ واحد 10 ميل قطر وييا تقريبن 0.7 اين ايڇ انڊڪٽنس ڏيکاري ٿو جيڪو بظاهر ناگزير آهي، پر 28 گيگا هرٽز تي اهو تقريبن 123 اوهم جي رڪاوٽ جي نمائندگي ڪري ٿو، جيڪو اعلي فريڪوئنسي گرائونڊ ڪنيڪشن کي سختي سان خراب ڪرڻ لاءِ ڪافي آهي.
حل متوازي ذريعي صفن ۾ آهي. متوازي ۾ چار وييا استعمال ڪرڻ سان اثرائتي انڊڪٽنس کي تقريبن 4x گھٽائي ٿو (باهمي انڊڪٽنس اثرات جي حساب سان)، ڪنيڪشن جي رڪاوٽ کي وڌيڪ قابل قبول سطحن تي آڻيندو آهي. نازڪ آر ايف حصن لاءِ، هر گرائونڊ پن جي ڀرسان 3-4 گرائونڊ وييا رکو، ويجهي سان ڳنڍيو.
مضبوط زميني جهاز. انهن وياس کي جزو جي ويجهو ممڪن حد تائين رکو، وي جي ڊيگهه سان انڊڪٽنس وڌندو آهي، جنهن ڪري ننڍا رستا ضروري بڻجي ويندا آهن.
شڪل 6 - پي سي بي لي آئوٽ جو مٿيون نظارو جيڪو سلائي جي نموني ذريعي ڏيکاريل آهي
6. 5G اسٽيڪ اپ ۾ رڪاوٽ ڪنٽرول
6.1 ڪنٽرول ٿيل رڪاوٽ جا بنيادي اصول
ڪنٽرول ٿيل رڪاوٽ تيز رفتار ۽ آر ايف سگنل جي سالميت جي بنياد جي نمائندگي ڪري ٿي. جڏهن سگنل جو ذريعو، ٽرانسميشن رستو، ۽ ختم ٿيڻ سڀ هڪجهڙا خاصيت واري رڪاوٽ پيش ڪن ٿا، ته توانائي مڪمل طور تي ذريعو کان لوڊ ڏانهن بغير ڪنهن عڪاسي جي منتقل ٿئي ٿي. رڪاوٽ جي بي ترتيبي سگنل جي حصن کي واپس ذريعو ڏانهن موٽڻ جو سبب بڻائيندي آهي، بيٺل لهرون، گھنٽي، ۽ انٽرسمبل مداخلت پيدا ڪري ٿي جيڪا ڊجيٽل سگنلن کي خراب ڪري ٿي ۽ آر ايف سسٽم جي ڪارڪردگي کي خراب ڪري ٿي.
5G ايپليڪيشنن لاءِ، 50-ohm سنگل-اينڊڊ امپيڊنس آر ايف ۽ مائڪرو ويڪرو سرڪٽس لاءِ عالمگير معيار بڻجي چڪو آهي. هي قدر ڪواڪسيل ڪيبلز ۾ پاور هينڊلنگ جي صلاحيت ۽ نقصان جي وچ ۾ اصلاح مان پيدا ٿيو، ۽ سڄو آر ايف ايڪو سسٽم ڪنيڪٽرز، ٽيسٽ سامان، اجزاء 50-ohm سسٽم فرض ڪن ٿا. اعليٰ
اسپيڊ ڊجيٽل انٽرفيس عام طور تي يا ته 50-ohm سنگل اينڊڊ (گھڙين وانگر سنگل اينڊڊ سگنلن لاءِ) يا 100-ohm ڊفرنشل امپيڊنس (MIPI، PCIe، ۽ USB وانگر ڊفرنشل جوڙن لاءِ) استعمال ڪندا آهن.
6.2 آر ايف سگنلن لاءِ مائڪرو اسٽرپ ترتيب
بورڊ جي ٻاهرئين پرت تي هڪ سگنل ٽريس مائڪرو اسٽرپ ۽ ان جي ڀرسان اندروني پرت تي هڪ گرائونڊ پلين آر ايف سرڪٽس لاءِ سڀ کان عام ٽرانسميشن لائن ترتيب جي نمائندگي ڪري ٿو.
مائڪرو اسٽرپ جي خاصيت واري رڪاوٽ ٽريس ويڪر (W)، زمين جي جهاز کان مٿي اوچائي (H)، ٽامي جي ٿلهي (T)، ۽ سبسٽريٽ مواد (εr) جي ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ تي منحصر آهي. پهرين آرڊر جي لڳ ڀڳ لاءِ، وسيع نشان ۽ ٿلها ڊائي اليڪٽرڪ رڪاوٽ وڌائين ٿا، جڏهن ته اعليٰ ڊائي اليڪٽرڪ مستقل رڪاوٽ کي گهٽائين ٿا.
مثال مائڪرو اسٽرپ حساب: 1 آونس ڪاپر سان 5-ملي ٿلهي راجرز RO4350B (εr = 3.48) تي 50Ω حاصل ڪرڻ لاءِ تقريبن 11 ميل ٽريس ويڪر جي ضرورت آهي. 4-ملي ڊائي اليڪٽرڪ تي ساڳئي رڪاوٽ کي 8.5 ميل ويڪر جي ضرورت آهي جيڪا ڊائي اليڪٽرڪ ٿلهي جي حساسيت کي ظاهر ڪري ٿي.
شڪل 7 - مائڪرو اسٽرپ ٽرانسميشن لائن جيوميٽري جو ڪراس-سيڪشنل ڊاگرام
6.4 تيز رفتار انٽرفيس لاءِ ڊفرنشل پيئر امپيڊنس
ٻن مڪمل سگنلن جي وچ ۾ وولٽيج فرق جي طور تي ڊيٽا منتقل ڪرڻ وارو فرق سگنلنگ جديد تيز رفتار ڊجيٽل انٽرفيس تي حاوي آهي ڇاڪاڻ ته بهتر شور جي قوت مدافعت ۽ گهٽ EMI جي ڪري. فرق جي رڪاوٽ (Zdiff) هر ٽريس جي سنگل اينڊڊ رڪاوٽ (Z0) ۽ ٽريس جي وچ ۾ ڪپلنگ تي منحصر آهي. ٿلهي طور تي جوڙيل ٽريس لاءِ، Zdiff ≈ 2 × Z0. جيئن ٽريس هڪ ٻئي جي ويجهو اچن ٿا، ڪپلنگ وڌي ٿي، هن 2:1 تناسب کان هيٺ فرق جي رڪاوٽ کي گهٽائي ٿي.
100-اوهم ڊفرنشل امپيڊنس (گهڻن تيز رفتار ڊجيٽل انٽرفيس لاءِ معيار) لاءِ، عام ڊيزائن 50-اوهم سنگل اينڊڊ ٽريسز کي ڪپلنگ سان استعمال ڪن ٿا جيڪي ڊفرنشل امپيڊنس کي 100 اوهم تائين گھٽائي ٿو. ايج-ڪپلڊ ٽريسز سان مائڪرو اسٽرپ ۾، 100-اوهم ڊفرنشل حاصل ڪرڻ لاءِ عام طور تي ٽريس ويڪر 1.5-2× جي ٽريس اسپيسنگ جي ضرورت هوندي آهي. سخت اسپيسنگ ڪپلنگ کي وڌائي ٿي ۽ ڊفرنشل امپيڊنس کي وڌيڪ گھٽائي ٿي؛ وسيع اسپيسنگ ڪپلنگ کي گھٽائي ٿي ۽ ڊفرنشل امپيڊنس کي وڌائي ٿي.
| پرت | فعل | قسم | ڪيو وزن | ٿولهه | مواد |
| L1 | آر ايف سگنل | مائڪرو اسٽرپ 50Ω | 0.5 آ | - | آر او 4350 بي |
| L2 | گرائونڊ | رستو | 1 آ | 5 هزار | بنيادي |
| L3 | آر ايف سگنل | پٽي لائن 50Ω | 0.5 آ | 6 هزار | شروعاتي |
| L4 | گرائونڊ | رستو | 1 آ | 8 هزار | بنيادي |
| ... | سمجهه وارو | ائين | ... | ... | ... |
ٽيبل 2: مثال 12-پرت 5G اسٽيڪ اپ ترتيب (جزوي) مٿين پرتن کي ڏيکاريندي
7. سگنل انٽيگريٽي غور
5G PCBs ۾ سگنل جي سالميت ڪيترن ئي باهمي لاڳاپيل واقعن کي شامل ڪري ٿي جيڪي صحيح طريقي سان منظم نه ٿيڻ تي سسٽم جي ڪارڪردگي کي خراب ڪري سگهن ٿا. سگنل جي خراب ٿيڻ جي ميڪانيزم ۽ اسٽيڪ اپ ڊيزائن ٽيڪنڪ کي سمجهڻ جيڪي انهن کي گهٽ ڪن ٿيون، فنڪشنل ڊيزائن کي بهترين کان الڳ ڪري ٿو.
7.1 هاءِ فريڪوئنسي نقصان جا طريقا
ڪيترن ئي جسماني اثرن جي ڪري سگنل نقصان فريڪوئنسي سان ڊرامائي طور تي وڌي ٿو. ڊائي اليڪٽرڪ نقصان سبسٽريٽ مواد ۾ ماليڪيولر پولرائيزيشن مان پيدا ٿئي ٿو ڇاڪاڻ ته برقي ميدان آر ايف فريڪوئنسي تي oscillates ڪري ٿو، مواد ۾ ڊائيپول فيلڊ سان هم آهنگ ٿيڻ جي ڪوشش ڪن ٿا، توانائي کي گرمي جي طور تي ختم ڪن ٿا. هي نقصان سڌو سنئون ڊسيپشن فيڪٽر سان لاڳاپيل آهي: ڊي ايف کي ٻيڻو ڪرڻ سان نقصان تقريبن ٻيڻو ٿئي ٿو. معياري FR-4 (Df ≈ 0.020) ۾ 28 GHz تي، ڊائي اليڪٽرڪ نقصان 1.5 dB في انچ کان وڌيڪ ٿي سگهي ٿو، جڏهن ته راجرز RO3003 (Df ≈ 0.001) ساڳئي حالتن ۾ 0.3 dB في انچ کان گهٽ نقصان حاصل ڪري ٿو. چمڙي جي اثر جي ڪري ڪنڊڪٽر نقصان فريڪوئنسي جي اسڪوائر روٽ سان وڌي ٿو اعلي فريڪوئنسي ڪرنٽ موصل جي سطحن جي ويجهو مرڪوز ٿين ٿا، اثرائتي مزاحمت وڌائي ٿو.
7.2 ايم ايم ويو ايپليڪيشنن لاءِ ڊيزائن ذريعي
وِيا اسٽب هڪ ٿرو-هول وييا جو غير استعمال ٿيل حصو آهي جيڪو پرت کان اڳتي وڌندو آهي جتي سگنل نڪرندو آهي، گونجندڙ ڍانچو ٺاهيندو آهي جيڪي مخصوص فريڪوئنسي تي سگنلن کي ظاهر ڪن ٿا. اسٽب هڪ شارٽ سرڪٽ ٽرانسميشن لائن جي طور تي ڪم ڪري ٿو جنهن جي ڪوارٽر-ويولنگٿ گونج وڌ ۾ وڌ عڪاسي جو سبب بڻجندي آهي. 28 GHz تي 50 ميل بورڊ جي ٿولهه سان، هڪ 15 ميل اسٽب به مشڪلاتي گونج پيدا ڪري سگهي ٿو. حل ۾ اسٽب کي هٽائڻ لاءِ بيڪ ڊرلنگ يا انڌا/دفن ٿيل وييا استعمال ڪرڻ شامل آهن جيڪي سگنل پرت تي بلڪل ختم ٿين ٿا.
شڪل 9 - پوئتي سوراخ ٿيل پي سي بي ذريعي
ٿڪل
ڪامياب 5G PCB اسٽيڪ اپ ڊيزائن لاءِ ڪيترن ئي شعبن جي ماهر جي ضرورت آهي يعني مادي سائنس، برقي مقناطيسي نظريو، پيداوار جي عمل، ۽ حرارتي انتظام. هن آرٽيڪل ۾ پيش ڪيل هدايتون مواد جي چونڊ کان وٺي گرائونڊنگ حڪمت عملين ذريعي رڪاوٽ ڪنٽرول تائين اعليٰ پيدا ڪرڻ لاءِ هڪ جامع فريم ورڪ فراهم ڪن ٿيون.
ڪارڪردگي 5G ڊيزائن.
مکيه نتيجا شامل آهن:
1. مواد جي چونڊ ڪارڪردگي ۽ قيمت کي وڌائي ٿي جتي ضرورت هجي اتي اعليٰ فريڪوئنسي ليمينيٽ استعمال ڪريو، ٻين هنڌن تي FR-4.
2. صحيح ريفرنس جهازن سان سميٽرڪ اسٽيڪ اپ غير ڳالهين لائق آهن. 3. گرائونڊ جهاز جي سالميت ۽ سلائي ذريعي ايم ايم ويو تي سگنل جي سالميت جو تعين ڪن ٿا.
4. رڪاوٽ ڪنٽرول لاءِ صحيح ڊائي اليڪٽرڪ ٿولهه ڪنٽرول ۽ فيلڊ سولور جي تصديق جي ضرورت آهي.
5. توهان جي PCB ٺاهيندڙ سان ابتدائي تعاون مهانگو ري اسپن کي روڪي ٿو.
جيئن ته 5G ٽيڪنالاجي وڌيڪ تعدد ۽ وڌيڪ پيچيدگي ڏانهن ترقي ڪندي رهي ٿي، هتي بيان ڪيل قدم ۽ طريقا بنيادي رهندا. ڇا توهان پنهنجي پهرين 5G پراڊڪٽ کي ڊزائين ڪري رهيا آهيو يا موجوده پليٽ فارم کي بهتر بڻائي رهيا آهيو، اسٽيڪ اپ آپٽمائيزيشن ۾ وقت لڳائڻ سان سسٽم جي ڪارڪردگي، پيداوار جي پيداوار، ۽ مارڪيٽ تائين وقت ۾ منافعو ملندو آهي.
