1. හැදින්වීම
1.1 5G විප්ලවය සහ PCB අභියෝග
5G රැහැන් රහිත තාක්ෂණයේ ගෝලීය ව්යාප්තිය, 4G LTE පැමිණීමෙන් පසු විදුලි සංදේශ යටිතල පහසුකම්වල සිදු වූ වඩාත්ම වැදගත් පරිවර්තනය නියෝජනය කරයි. පුළුල් ආවරණය සඳහා 6 GHz ට අඩු වෙනස් සංඛ්යාත කලාප දෙකක් සහ අතිශය ඉහළ සංඛ්යාත සඳහා 24 සිට 77 GHz දක්වා මිලිමීටර තරංග (mmWave) සංඛ්යාත හරහා ක්රියාත්මක වේ.
දත්ත සම්ප්රේෂණ වේගය 5G ජාල මුද්රිත පරිපථ පුවරු (PCB) නිර්මාණයේ පෙර නොවූ විරූ නිරවද්යතාවයක් ඉල්ලා සිටී. සාම්ප්රදායික PCB යෙදුම් මෙන් නොව, 5G පද්ධති සංඥා සංඛ්යාත හැසිරවිය යුතු අතර එහිදී ක්ෂුද්ර නිර්මාණ දෝෂ පවා ව්යසනකාරී කාර්ය සාධන පිරිහීමට හේතු විය හැක.
කර්මාන්ත විශ්ලේෂණයට අනුව, ගෝලීය 5G යටිතල පහසුකම් වෙළඳපොළ 2027 වන විට ඩොලර් බිලියන 47.7 ඉක්මවනු ඇතැයි පුරෝකථනය කර ඇති අතර, එමඟින් ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත PCB විසඳුම් සඳහා දැවැන්ත ඉල්ලුමක් ඇති වේ. මෙම වර්ධනය PCB නිර්මාණකරුවන්ට අවස්ථා සහ අභියෝග දෙකම නිර්මාණය කරයි, ඔවුන් රේඩියෝ සංඛ්යාතවල ද්රව්යමය ගුණාංග, ස්ථර වින්යාසය සහ සංඥා හැසිරීම අතර සංකීර්ණ සම්බන්ධතාවය ප්රගුණ කළ යුතුය. 4G සිට 5G දක්වා සංක්රමණය හුදෙක් වර්ධක උත්ශ්රේණි කිරීමක් පමණක් නොවේ, එයට PCB ස්ටැක්-අප් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය පිළිබඳ මූලික නැවත සිතා බැලීමක් අවශ්ය වේ.
රූපය 1 – 6 GHz ට අඩු සහ mmWave කලාප උද්දීපනය කර ඇති සංඛ්යාත වර්ණාවලිය
1.2 5G කාර්ය සාධනය තුළ ස්ටැක්-අප් නිර්මාණයේ තීරණාත්මක කාර්යභාරය
PCB එක තඹ ස්ථර, පාර විද්යුත් ද්රව්ය සහ හර උපස්ථරවල ප්රවේශමෙන් සංවිධානය කරන ලද සැකැස්ම ගොඩගසා ඇති අතර එය 5G සංඥා අඛණ්ඩතාව රඳා පවතින පදනම ලෙස ක්රියා කරයි. mmWave සංඛ්යාතවලදී, විද්යුත් චුම්භක ශක්තිය අඩු සංඛ්යාත යෙදුම් වලට හුරුවී සිටින නිර්මාණකරුවන්ට පාහේ ප්රතිවිරුද්ධ ලෙස පෙනෙන මූලධර්මවලට අනුව ක්රියා කරයි. සංඥා තරංග ආයාම මිලිමීටර පරිමාණයට හැකිලී,
1 GHz හිදී නොවැදගත් වූ via stubs සහ trace discontinuities වැනි විශේෂාංග 28 GHz හිදී සංඥා පරාවර්තනය සහ අලාභයේ ප්රධාන මූලාශ්ර බවට පත්වේ.
නිසි ලෙස නිර්මාණය කරන ලද 5G PCB ස්ටැක්-අප් එකක් එකවර තරඟකාරී අවශ්යතා කිහිපයක් සපුරාලිය යුතුය: සංඥා පරාවර්තන වැළැක්වීම සඳහා පාලිත සම්බාධනය, සංඥා ශක්තිය ආරක්ෂා කිරීම සඳහා අඩු ඇතුළත් කිරීමේ පාඩුව, පරිපථ අතර හරස්කඩ වැළැක්වීම සඳහා ඵලදායී විද්යුත් චුම්භක මැදිහත්වීම් (EMI) ආවරණයක් සහ බලයට කෑදර RF ඇම්ප්ලිෆයර් වලින් තාපය විසුරුවා හැරීම සඳහා ශක්තිමත් තාප කළමනාකරණය. ස්ටැක්-අප් වින්යාසය මෙම එක් එක් පරාමිතීන්ට සෘජුවම බලපාන අතර, එය සමස්ත 5G PCB සැලසුම් ක්රියාවලියේ වඩාත්ම තීරණාත්මක තනි තීරණය බවට පත් කරයි.
2. 5G PCB අවශ්යතා අවබෝධ කර ගැනීම
2.1 5G සංඛ්යාත වර්ණාවලිය සහ සංඥා ලක්ෂණ
6 GHz ට අඩු කලාප: පුළුල් ආවරණය සඳහා පදනම
600 MHz සිට 6 GHz දක්වා සංඛ්යාත ආවරණය කරන උප-6 GHz වර්ණාවලිය, 5G හි ආවරණ කොඳු නාරටිය නියෝජනය කරයි. මෙම අඩු සංඛ්යාත පුළුල් ප්රදේශ ජාල යෙදවීම සඳහා අවශ්ය ප්රචාරණ ලක්ෂණ සපයන අතර, mmWave හා සසඳන විට උසස් ගොඩනැගිලි විනිවිද යාමක් සහ දිගු පරාසයක් ලබා දෙයි. PCB සැලසුම් දෘෂ්ටිකෝණයකින්, උප-6 GHz සංඥා 4G LTE වලට වඩා මධ්යස්ථ අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි, නමුත් mmWave යෙදුම් වලට වඩා අඩු අන්තයකි.
mmWave Bands (24-77 GHz): අතිශය නිරවද්යතා අවශ්යතා මිලිමීටර තරංග 5G, ප්රධාන වශයෙන් 24 GHz, 28 GHz, 39 GHz සහ 77 GHz කලාපවල ක්රියාත්මක වන අතර, PCB තාක්ෂණය එහි සීමාවන්ට තල්ලු කරයි. 28 GHz දී, සාමාන්ය Rogers RO4350B ලැමිෙන්ට් එකක (Dk = 3.48) තරංග ආයාමය මි.මී. 5.7 ක් පමණි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ කාර්තු තරංග ආයාම කඳක් තීරණාත්මක අනුනාද දිගක් මිලිමීටර් 1.4 ක් පමණක් බවයි. සාම්ප්රදායිකව ආලේපිත සිදුරු හරහා සිදුරු, සාමාන්යයෙන් 2-3 mm කඳන් ඉතිරි කරන, සංඥා අඛණ්ඩතාව සම්පූර්ණයෙන්ම විනාශ කළ හැකි සැලකිය යුතු පරපෝෂිත අනුනාදක බවට පත්වේ.
රූපය 2 - භෞතික මානයන් පෙන්වන සවිස්තර තරංග ආයාම සංසන්දනය
2.2 5G ස්ටැක්-අප් සඳහා ප්රධාන විදුලි පරාමිතීන්
5G PCB කාර්ය සාධනය පාලනය කරන විද්යුත් පරාමිතීන් කිහිපයක් ඇති අතර, ඒ සෑම එකක්ම ස්ටැක්-අප් නිර්මාණයේදී ප්රවේශමෙන් සලකා බැලිය යුතුය. පාර විද්යුත් නියතය (Dk හෝ εr) සංඥා ප්රචාරණ ප්රවේගය සහ පාලිත සම්බාධන අගයන් තීරණය කරයි. 5G යෙදුම් සඳහා, සංඛ්යාතය සහ උෂ්ණත්වය යන දෙකම හරහා Dk ස්ථායිතාව ඉතා වැදගත් වේ. උෂ්ණත්වයට වඩා 5% කින් Dk වෙනස් වන ද්රව්යයක් සම්බාධන විචලනයන් ඇති කරන අතර නිරවද්ය RF පරිපථවල පරාවර්තන ජනනය කරන සහ සංඥා අඛණ්ඩතාව පිරිහීමට ලක් කරයි.
විසර්ජන සාධකය (Df), අලාභ ටැන්ජන්ට් (tan δ) ලෙසද හැඳින්වේ, පාර විද්යුත් පාඩු ප්රමාණනය කරයි. සම්මත FR-4 10 GHz හිදී 0.015-0.020 ක Df අගයන් ප්රදර්ශනය කරන අතර, Rogers RO3003 වැනි ඉහළ කාර්යසාධන ද්රව්ය එකම සංඛ්යාතයේදී 0.0010 ක් ලබා ගන්නා අතර එය 15-20x වැඩි දියුණුවකි.
5G යෙදුම් සඳහා සම්බාධන පාලන ඉවසීම් නාටකාකාර ලෙස තද කරයි. බොහෝ යෙදුම් සඳහා ±10% සම්බාධන ඉවසීම ප්රමාණවත් විය හැකි අතර, 5G RF පරිපථ සඳහා සාමාන්යයෙන් ±5% හෝ ඊට වඩා දැඩි පාලනයක් අවශ්ය වේ.
| ද්රව්ය | ද්වි විද නියත (Dk) | උත්සර්ජනය සාධකය (ඩීඑෆ්) | හොඳම යෙදුම |
| FR-4 ප්රමිතිය | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | ඩිජිටල්, 6 GHz ට අඩු තීරණාත්මක නොවන |
| රොජර්ස් RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | 6 GHz ට අඩු RF, පිරිවැය-ඵලදායී mmWave |
| රොජර්ස් RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත mmWave, මූලික ස්ථාන |
| RT/duroid 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | අතිශය අඩු පාඩුව >20 GHz, අදියර අරා |
වගුව 1: 5G PCB යෙදුම් සඳහා අධි-සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් ද්රව්ය සංසන්දනය
2.3 භෞතික හා තාප අවශ්යතා
නවීන RF සම්ප්රේෂක, බේස්බෑන්ඩ් සකසන, බල කළමනාකරණ පරිපථ සහ ඒ ආශ්රිත ඩිජිටල් අතුරුමුහුණත් වල ඝන මාර්ගගත කිරීමේ අවශ්යතා සපුරාලීම සඳහා 5G PCB සඳහා සාමාන්යයෙන් තඹ ස්ථර 10-16 ක් අවශ්ය වේ. පාලිත සම්බාධන සංඥා මාර්ග පවත්වා ගනිමින් 5G පද්ධති ඒකාබද්ධ කිරීම ඉල්ලා සිටින සංරචක ඝනත්වය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා 0.1 mm විෂ්කම්භයක් සහිත කුඩා මයික්රෝවියා, අන්ධ සහ වළලන ලද වියා සහ ඕනෑම-ස්ථර මාර්ගගත කිරීම ඇතුළත් අධි-ඝනත්ව අන්තර් සම්බන්ධක (HDI) තාක්ෂණය අත්යවශ්ය වේ.
5G සැලසුම් වලදී තාප කළමනාකරණය සැලකිය යුතු අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි. මූලික ස්ථාන යෙදුම්වල බල ඇම්ප්ලිෆයර් වලට වොට් 50-100 ක් විසුරුවා හැරිය හැකි අතර, ක්රියාත්මක වන විට 85-100°C දක්වා ළඟා වන දේශීයකරණය කළ උණුසුම් ස්ථාන ජනනය කරයි. PCB උපස්ථරයට පුවරු ප්රදේශය පුරා මෙම තාපය පැතිරවීමට සහ එය තාප සින්ක් හෝ තාප කළමනාකරණ පද්ධති වෙත මාරු කිරීමට ප්රමාණවත් තාප සන්නායකතාවක් (≥1.5 W/m·K) තිබිය යුතුය. ≥150°C සාපේක්ෂ තාප දර්ශකය (RTI) ලෙස මනිනු ලබන ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධය, තිරසාර මෙහෙයුම් තත්වයන් යටතේ ද්රව්ය ස්ථායිතාව සහතික කරයි.
5G PCB සඳහා නිෂ්පාදන ඉවසීම් සැලකිය යුතු ලෙස තද කරයි. ලියාපදිංචි කිරීමේ නිරවද්යතාවය තඹ ස්ථර අතර පෙළගැස්වීමේ නිරවද්යතාවය සාම්ප්රදායික මෝස්තර සඳහා ±150 μm හා සසඳන විට mmWave යෙදුම් සඳහා ±75 μm (±3 mils) හෝ වඩා හොඳ විය යුතුය.
3. 5G Stack-Ups සඳහා ද්රව්ය තෝරා ගැනීම
3.1 අධි-සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් ද්රව්ය
රොජර්ස් ද්රව්ය: RF කාර්ය සාධනය සඳහා කර්මාන්ත ප්රමිතිය
රොජර්ස් සංස්ථාවේ අධි-සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් 5G PCB යෙදුම් සඳහා තථ්ය ප්රමිතිය බවට පත්ව ඇති අතර, පුළුල් සංඛ්යාත සහ උෂ්ණත්ව පරාසයන් හරහා ස්ථායීව පවතින ප්රවේශමෙන් නිර්මාණය කරන ලද පාර විද්යුත් ගුණාංග ලබා දෙයි. RO4000 ශ්රේණිය, විශේෂයෙන් RO4350B, RF කාර්ය සාධනය සහ නිෂ්පාදන හැකියාව අතර විශිෂ්ට සමතුලිතතාවයක් ඇති කරයි. 3.48 ±0.05 ක පාර විද්යුත් නියතයක් සහ 10 GHz හිදී 0.0037 ක විසර්ජන සාධකයක් සමඟින්, RO4350B ප්රතිකාර හෝ අවශ්ය නොවන වෙනස් කරන ලද විදුම් පරාමිතීන් හරහා සම්මත FR-4 සැකසුම් ශිල්පීය ක්රම භාවිතා කරන අතරම පුරෝකථනය කළ හැකි සම්බාධන පාලනයක් සපයයි.
ඊටත් වඩා අඩු පාඩුවක් අවශ්ය යෙදුම් සඳහා, RO3000 ශ්රේණිය සුවිශේෂී කාර්ය සාධනයක් ලබා දෙයි. RO3003, එහි සෙරමික් පිරවූ PTFE ඉදිකිරීම් සමඟින්, 0.0010 හි Df සහ 10 MHz සිට 40 GHz දක්වා කැපී පෙනෙන ලෙස අනුකූලව පවතින 3.00 හි Dk ගුණාංග ලබා ගනී. මෙම ද්රව්යය මූලික ස්ථාන බල ඇම්ප්ලිෆයර් සැලසුම් සහ ඇතුළු කිරීමේ පාඩුවේ සෑම දශම dB ක්ම පද්ධති ක්රියාකාරිත්වයට බලපාන අනෙකුත් යෙදුම්වල විශිෂ්ටයි. හුවමාරුව ඉහළ ද්රව්ය පිරිවැය (සාමාන්යයෙන් 3-5x RO4350B) සහ වඩාත් ඉල්ලුමක් ඇති නිෂ්පාදන අවශ්යතා වලින් පැමිණේ.
රූපය 3 - තඹ තීරු, දුම්මල පද්ධතිය සහ වීදුරු ශක්තිමත් කිරීම පෙන්වන රොජර්ස් RO4350B ලැමිෙන්ට් ඉදිකිරීමේ හරස්කඩ දර්ශනය
5G යෙදුම්වල 3.2 FR-4: සීමාවන් අවබෝධ කර ගැනීම
5G මෝස්තරවල නිශ්චිත කොටස් සඳහා, විශේෂයෙන් ඩිජිටල් සංඥා සැකසුම් අංශ, බල බෙදාහැරීමේ ජාල සහ RF කාර්ය සාධන අවශ්යතා අඩු දැඩි වන 6 GHz ට අඩු යෙදුම් සඳහා FR-4 ප්රමිතිය ශක්යව පවතී. ෂෙන්ගි, පැනසොනික් සහ ITEQ වැනි නිෂ්පාදකයින්ගෙන් නවීන උසස් තත්ත්වයේ FR-4 සුදුසු දුම්මල පද්ධති සහ වීදුරු ශක්තිමත් කිරීම් භාවිතා කරන විට 5 GHz හිදී 0.012-0.015 Df අගයන් ලබා ගත හැකිය.
බොහෝ 6 GHz ට අඩු සංඥා මාර්ග සඳහා පිළිගත හැකිය.
කෙසේ වෙතත්, ඉහළ සංඛ්යාතවලදී FR-4 හි සීමාවන් ප්රකාශ වේ. ද්රව්යයේ Dk සාමාන්යයෙන් මෙහෙයුම් උෂ්ණත්ව පරාසය පුරා (-40°C සිට +85°C දක්වා) ±10% කින් වෙනස් වන අතර එය ඉහළ සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් සඳහා ±2% ට සාපේක්ෂව වෙනස් වේ. මෙම විචලනය සම්බාධක උච්චාවචනයන් බවට පරිවර්තනය වන අතර එමඟින් අධිවේගී ඩිජිටල් අතුරුමුහුණත් වල පරාවර්තන-ප්රේරිත බිට් දෝෂ ඇති කළ හැකි අතර RF පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය පිරිහීමට ලක් කළ හැකිය. අතිරේකව, FR-4 හි වීදුරු ශක්තිමත් කිරීම ඵලදායී Dk හි දේශීයකරණය වූ වෙනස්කම් නිර්මාණය කරයි, එය වීදුරු කෙඳි රටාවට ආනත කෝණවලින් ධාවනය වන අංශු සඳහා ගැටළු සහගත වේ.
3.3 දෙමුහුන් තොග උපාය මාර්ග: කාර්ය සාධනය සහ පිරිවැය ප්රශස්ත කිරීම
අධි-සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් FR-4 සමඟ ඒකාබද්ධ කරන දෙමුහුන් ස්ටැක්-අප්, සංකීර්ණ 5G සැලසුම්වල කාර්ය සාධනය සහ පිරිවැය සමතුලිත කිරීම සඳහා විශිෂ්ට ප්රවේශයක් ලබා දෙයි. මූලික උපාය මාර්ගය RF සංඥා ගමන් කරන ස්ථානවල පමණක් මිල අධික අඩු-පාඩු ද්රව්ය ස්ථානගත කරන අතර, ඩිජිටල් සංඥා, බල බෙදා හැරීම සහ යාන්ත්රික සහාය රැගෙන යන අභ්යන්තර ස්ථර සඳහා ආර්ථිකමය FR-4 භාවිතා කරයි. සාමාන්ය දෙමුහුන් ස්ටැක්-අප් එකක් RF ක්ෂුද්ර තීරු සම්ප්රේෂණ මාර්ග පිහිටා ඇති බාහිර ස්ථර දෙක (12-ස්ථර සැලසුමක L1 සහ L12) සඳහා Rogers RO4350B භාවිතා කළ හැකි අතර, අභ්යන්තර ස්ථර FR-4 මධ්යයන්ගෙන් සමන්විත වේ.
රූපය 4 - RF සංඥා සඳහා Rogers RO4350B පිටත ස්ථර පෙන්වන 12-ස්ථර දෙමුහුන් ගොඩක හරස්කඩ රූප සටහන.
4. 5G සඳහා ස්ථර වින්යාස කිරීමේ උපාය මාර්ග
4.1 මූලික ස්ටැක්-අප් මූලධර්ම
නිශ්චිත ස්ථර වින්යාසයන් වෙත කිමිදීමට පෙර, සියලුම වෘත්තීය 5G PCB ස්ටැක්-අප් සැලසුම් පාලනය කරන මූලික මූලධර්ම කිහිපයක් තිබේ. සමමිතිය වඩාත්ම තීරණාත්මක නිෂ්පාදන සලකා බැලීම ලෙස ශ්රේණිගත කර ඇත: ලැමිෙන්ටේෂන් සහ තාප චක්රීකරණය අතරතුර යුධ පිටුව වැළැක්වීම සඳහා ස්ටැක්-අප් පුවරුවේ මධ්ය රේඛාව වටා සමතුලිත විය යුතුය. මෙයින් අදහස් කරන්නේ මධ්ය තලයේ ප්රතිවිරුද්ධ පැතිවල තඹ බර, හර ඝණකම සහ ප්රෙප්රෙග් ගණන් ගැලපීමයි. එක් පැත්තකින් තඹ බරින් යුත් පුවරුවක් නැවත ප්රවාහ පෑස්සීමෙන් පසු අර්තාපල් චිපයක් මෙන් නැමෙනු ඇත, නිරවද්ය RF එකලස් කිරීම් සඳහා පිළිගත නොහැකි ප්රතිඵලයකි.
යොමු තල යාබදතාවය සමානව වැදගත් වේ: සෑම සංඥා ස්ථරයකටම එයට යාබදව අඛණ්ඩ බිම් හෝ බල තලයක් තිබිය යුතුය. මෙය ඉහළ සංඛ්යාත සංඥා සඳහා අවශ්ය අඩු ප්රේරක ආපසු මාර්ගය සපයන අතරම සංඥා ස්ථරය ඇඟිලි ගැසීම් වලින් ආරක්ෂා කරයි.
ස්ථර යුගලනය යනු ක්රියාකාරීත්වය සහ විදුලි අවශ්යතා අනුව සංඥා ස්ථර කාණ්ඩගත කිරීමයි. අධිවේගී අවකල යුගල එකම ස්ථරයක ගමන් කළ යුතු අතර, ස්ථර හරහා යුගල බෙදීම වෙනුවට සර්පන්ටයින් මාර්ගගත කිරීම හරහා දිග ගැලපීම සාක්ෂාත් කර ගත යුතුය. RF සංඥා ස්ථර සාමාන්යයෙන් පිටත ස්ථර අල්ලාගෙන සිටින අතර එහිදී ඒවා ක්ෂුද්ර තීරු සම්ප්රේෂණ මාර්ග ලෙස ක්රියාත්මක කළ හැකි අතර, සුසර කිරීම සහ නිදොස් කිරීම සඳහා පහසු ප්රවේශයක් සපයයි.
4.2 8-ස්ථර ගොඩගැසීම: 5G නිර්මාණ සඳහා ප්රවේශ ස්ථානය
IoT උපාංග, කුඩා සෛල රේඩියෝ හෝ සරල 6 GHz ට අඩු RF මොඩියුල වැනි මූලික 5G යෙදුම් සඳහා අවම ප්රායෝගික ස්ථර ගණන 8-ස්ථර ගොඩගැසීමක් නියෝජනය කරයි. ඉහළ ස්ථර ගණනට සාපේක්ෂව සීමිත වුවද, හොඳින් සැලසුම් කරන ලද 8-ස්ථර ව්යුහයකට ප්රවේශමෙන් මාර්ගගත කිරීමේ විනය සහ සංරචක ස්ථානගත කිරීම සමඟ මධ්යස්ථ සංකීර්ණ නිර්මාණ සඳහා ඵලදායී ලෙස සහාය විය හැකිය.
නිර්දේශිත 8-ස්ථර වින්යාසය:
∙ 1 වන ස්ථරය: RF සංඥා සහ තීරණාත්මක අධිවේගී (ක්ෂුද්ර තීරුව, 50Ω)
∙ 2 වන ස්ථරය: බිම් තලය (ප්රාථමික RF ආපසු මාර්ගය)
∙ 3 වන ස්ථරය: අධිවේගී ඩිජිටල් සංඥා (තීරු රේඛාව, 50Ω හෝ 100Ω අවකලනය) ∙ 4 වන ස්ථරය: බල තලය (+3.3V, +1.8V බෙදීම)
∙ 5 වන ස්ථරය: බල තලය (කැඩපත්: +3.3V, +1.8V බෙදීම)
∙ 6 වන ස්ථරය: අධිවේගී ඩිජිටල් සංඥා (තීරු රේඛාව, විකලාංග සිට L3 දක්වා)
∙ 7 වන ස්ථරය: බිම් තලය (ද්විතියික ආපසු යන මාර්ගය)
∙ 8 වන ස්ථරය: RF සංඥා සහ තීරණාත්මක අධිවේගී (ක්ෂුද්ර තීරුව, 50Ω)
මෙම වින්යාසය සමමිතිය (L1-L2-L3-L4 දර්පණ L8-L7-L6-L5) සපයයි, සෑම සංඥා ස්ථරයකටම යාබද යොමු තලයක් ඇති බව සහතික කරයි, සහ ඒවායේ ධාරිතාව විසංයෝජනය සඳහා වඩාත් සුදුසු මධ්යයේ බල තල තබයි. සාමාන්ය පාර විද්යුත් ඝණකම විය හැක්කේ: L1-L2 = 6 mils (RF සඳහා RO4350B), L2-L3 = 8 mils (core), L3-L4 = 14 mils (prepreg), L4-L5 = 20 mils (core), L8 වෙත සමමිතිකව පිළිබිඹු වේ.
4.3 12-ස්ථර ගොඩගැසීම: උසස් 5G යෙදුම්
නවීන 5G පද්ධති මූලික ස්ථාන මොඩියුල, දැවැන්ත MIMO ඇන්ටෙනා අරා හෝ ඉහළ මට්ටමේ ස්මාර්ට්ෆෝන් සඳහා, 12-ස්ථර ගොඩගැසීමක් මඟින් ප්රශස්ත ප්රතිඵල සඳහා අවශ්ය මාර්ගගත කිරීමේ ඝනත්වය සහ සංඥා අඛණ්ඩතා කාර්ය සාධනය සපයයි. අතිරේක ස්ථර මඟින්
RF, ඩිජිටල් සහ බල කොටස් සම්පූර්ණයෙන්ම හුදකලා කිරීම සහ උසස් ආවරණයක් සඳහා බහු භූමි තල සැපයීම.
mmWave සඳහා ප්රශස්ත 12-ස්ථර වින්යාසය:
∙ 1 වන ස්ථරය: RF සංඥා ස්ථරය A (mmWave ඇන්ටෙනා සංග්රහ, මයික්රොස්ට්රිප් 50Ω) ∙ 2 වන ස්ථරය: බිම් තලය A (ප්රාථමික RF ප්රතිලාභය, 1 oz Cu)
∙ 3 වන ස්ථරය: RF සංඥා ස්ථරය B (ද්විතියික RF මාර්ග, තීරු රේඛාව 50Ω)
∙ 4 වන ස්ථරය: බිම් තලය B (RF හුදකලා කිරීම සහ ආපසු පැමිණීම, 1 oz Cu)
∙ 5 වන ස්ථරය: බල තලය A (RF බලය: +5V PA සැපයුම, 2 oz Cu)
∙ 6 වන ස්ථරය: අධිවේගී ඩිජිටල් (SerDes, DDR, PCIe තීරු රේඛාව)
∙ 7 වන ස්ථරය: අධිවේගී ඩිජිටල් (L6 වෙත විකලාංග මාර්ගගත කිරීම)
∙ 8 වන ස්ථරය: බල තලය B (ඩිජිටල් බලය: +3.3V, +1.8V, +1.2V බෙදීම්, 2 oz Cu) ∙ 9 වන ස්ථරය: බිම් තලය C (ඩිජිටල් ප්රතිලාභ සහ පලිහ, 1 oz Cu)
∙ 10 වන ස්ථරය: අඩු වේග සංඥා සහ මාර්ගගත කිරීම (පාලනය, I2C, SPI)
∙ 11 වන ස්ථරය: බිම් තලය D (අවසාන ආවරණ ස්ථරය, 1 oz Cu)
∙ 12 වන ස්ථරය: RF සංඥා ස්ථරය C (ද්විතියික RF, සංරචක ස්ථානගත කිරීම, මයික්රොස්ට්රිප් 50Ω) මෙම SGSGPSSPGSGS වින්යාසය සුවිශේෂී කාර්ය සාධනයක් සපයයි: වෙනම භූමි තල හතරක් බහු ආවරණ බාධක නිර්මාණය කරයි, RF ස්ථර ඩිජිටල් මාරු කිරීමේ ශබ්දයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම හුදකලා වේ, සහ L3 මත තීරු රේඛා RF මාර්ගගත කිරීම සංවේදී මාර්ග සඳහා විශිෂ්ට ආවරණ ලබා දෙයි. ගොඩගැසීම L6-L7 මධ්ය තලය පිළිබඳ සමමිතිය පවත්වා ගනී.
රූපය 5 – ස්ථර 12ක 5G PCB ගොඩක සවිස්තරාත්මක හරස්කඩ, ස්ථර ඝණකම, තඹ බර සහ සංඥා/තලය පෙන්වයි.
5. 5G PCB සඳහා භූගත කිරීමේ ශිල්පීය ක්රම
5.1 අධි-සංඛ්යාත නිර්මාණය සඳහා භූගත මූලික කරුණු
ඉහළ සංඛ්යාතවලදී, බිම යනු හුදෙක් ශුන්ය-වෝල්ටීයතා යොමු ලක්ෂ්යයක් නොව, සංඥා අඛණ්ඩතා කාර්ය සාධනය ආධිපත්යය දරන සංකීර්ණ විද්යුත් චුම්භක ව්යුහයකි. මූලික මූලධර්මය: අධි-සංඛ්යාත ප්රතිලාභ ධාරා අවම සම්බාධනයේ මාර්ගය අනුගමනය කරමින් ඒවායේ ආශ්රිත සංඥා අංශු මාත්රවලට යටින් සෘජුවම ගලා යයි. මෙම මාර්ගය DC ප්රතිරෝධය මත නොව, සංඥා සන්නායකය සමඟ උපරිම චුම්භක ක්ෂේත්ර සම්බන්ධක කලාපයේ ස්වභාවිකව සාන්ද්රණය වන ප්රේරක ප්රතිලාභ ධාරා මත රඳා පවතී.
mmWave සංඛ්යාතවල සම ආචරණය යන්නෙන් අදහස් වන්නේ ආපසු ධාරා ගලා යන්නේ භූගත තලයේ ඉහළ නැනෝමීටර සිය ගණනක පමණි. මෙය මතුපිට නිමාව සහ ඔක්සිකරණ විභවය පුදුම සහගත ලෙස වැදගත් කරයි, අඳුරු තඹ දීප්තිමත් තඹ වලට වඩා ඉහළ RF ප්රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කරයි. මේ හේතුව නිසා, බොහෝ නිර්මාණකරුවන් නිකල් ස්ථරය හඳුන්වා දෙන සුළු අමතර ප්රේරණය නොතකා, තීරණාත්මක RF ප්රදේශවල භූගත තලවල ENIG (විද්යුත් රහිත නිකල් ගිල්වීමේ රන්) මතුපිට නිමාවන් නියම කරයි.
5.2 ඝන බිම් තලය ක්රියාත්මක කිරීම
අඛණ්ඩ, නොකැඩූ බිම් තලයක් ඕනෑම අධි-සංඛ්යාත PCB ගොඩගැසීමක වැදගත්ම ලක්ෂණය නියෝජනය කරයි. ඕනෑම බාධාවක් (හිස්බව, ස්ලට්, කටවුට්) ගලා යාමට ආපසු එන ධාරා සඳහා පරිපූර්ණ සුමට විල් මතුපිටක් සපයන බිම් තලය ගැන සිතන්න, ශක්තිය විකිරණය කරන සහ සංඥා පරාවර්තනය කරන කැළඹීමක් ඇති කරයි. 5G යෙදුම් සඳහා, බිම් තලයේ අඛණ්ඩතාව සාකච්ඡා කළ නොහැකි ය: සෑම බිම් තලයක්ම අවම බාධා කිරීම් සහිතව පුවරුවේ දාරයේ සිට දාරය දක්වා විහිදිය යුතුය.
බිම් තල බෙදීම් නොවැළැක්විය හැකි වූ විට, සමහර විට ඇනලොග් සහ ඩිජිටල් කොටස් වෙන් කිරීමට හෝ සවි කරන සිදුරු වටා තාප සහනයක් ඇති කිරීමට, පරතරය පියවීම සඳහා මැහුම් ධාරිත්රක භාවිතා කරන්න. බෙදීම දිගේ අඟල් 1-2 ක පරතරයකින් 0.1 μF හෝ ඊට අඩු ධාරිත්රක තබන්න, DC හුදකලාව පවත්වා ගනිමින් RF සංඛ්යාතවල AC කෙටි පරිපථයක් සපයයි. බිම් තල බෙදීම් හරහා අධිවේගී හෝ RF සංඥා කිසි විටෙකත් යොමු නොකරන්න; හෝඩුවාවක් බෙදීමක් තරණය කළ යුතු නම්, ලූප් ප්රදේශය අවම කිරීම සඳහා එය ලම්බකව යොමු කර හරස් ස්ථානයට වහාම යාබද බිම් හරහා එක් කරන්න.
5.3 මැහුම් සහ බිම් වැටවල් ශිල්පීය ක්රම හරහා
ස්ථර අතර භූමි තල සම්බන්ධ කිරීම සඳහා භූගත වයස් උපායමාර්ගිකව ස්ථානගත කිරීම 5G PCB නිර්මාණයේ වඩාත්ම තීරණාත්මක නමුත් බොහෝ විට නොසලකා හරින ලද අංග අතර වේ. mmWave සංඛ්යාතවලදී, කෙටි භූමි සම්බන්ධතාවයක පවා ප්රේරණය සැලකිය යුතු වේ. මිලි 62 ඝන පුවරුවක් හරහා මිලි 10 ක විෂ්කම්භයක් සහිත තනි ප්රේරණයක් 0.7 nH පමණ ප්රේරණයක් පෙන්නුම් කරන බව පෙනේ, නමුත් 28 GHz දී මෙය ආසන්න වශයෙන් ඕම් 123 ක සම්බාධනයක් නියෝජනය කරයි, එය අධි-සංඛ්යාත භූමි සම්බන්ධතා දැඩි ලෙස පිරිහීමට ප්රමාණවත් වේ.
විසඳුම අරා හරහා සමාන්තරව පවතී. සමාන්තරව වියා හතරක් භාවිතා කිරීමෙන් ඵලදායී ප්රේරණය දළ වශයෙන් 4x කින් අඩු වේ (අන්යෝන්ය ප්රේරක බලපෑම් සඳහා ගිණුම්කරණය), සම්බන්ධතා සම්බාධනය වඩාත් පිළිගත හැකි මට්ටම් කරා ගෙන එයි. තීරණාත්මක RF සංරචක සඳහා, එක් එක් බිම් පින් එකට යාබදව බිම් වියා 3-4 ක් තබන්න, ළඟම ඇති ස්ථානයට සම්බන්ධ කරන්න.
ඝන බිම් තලය. මෙම වියාස් සංරචකයට හැකිතාක් ආසන්නව තබන්න. via දිග සමඟ ප්රේරණය වැඩි වන අතර, කෙටි මාර්ග අත්යවශ්ය වේ.
රූපය 6 - මැහුම් රටාව හරහා පෙන්වන PCB පිරිසැලසුමේ ඉහළ දසුන
6. 5G ස්ටැක්-අප් වල සම්බාධන පාලනය
6.1 පාලිත සම්බාධනය පිළිබඳ මූලික කරුණු
පාලිත සම්බාධනය අධිවේගී සහ RF සංඥා අඛණ්ඩතාවයේ පදනම නියෝජනය කරයි. සංඥාවක ප්රභවය, සම්ප්රේෂණ මාර්ගය සහ අවසන් කිරීම යන සියල්ලම එකම ලාක්ෂණික සම්බාධනය ඉදිරිපත් කරන විට, ශක්තිය ප්රභවයෙන් බරට පරාවර්තන නොමැතිව සම්පූර්ණයෙන්ම මාරු වේ. සම්බාධනය නොගැලපීම නිසා සංඥාවේ කොටස් ප්රභවය දෙසට නැවත පරාවර්තනය වීමට හේතු වන අතර, ස්ථාවර තරංග, නාද වීම සහ අන්තර් සංකේත මැදිහත්වීම් නිර්මාණය කර ඩිජිටල් සංඥා දූෂණය කරන අතර RF පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය පිරිහීමට ලක් කරයි.
5G යෙදුම් සඳහා, 50-ohm තනි-අවසන් සම්බාධනය RF සහ මයික්රෝවේව් පරිපථ සඳහා විශ්වීය ප්රමිතිය බවට පත්ව ඇත. මෙම අගය කොක්සියල් කේබල්වල බලය හැසිරවීමේ හැකියාව සහ අලාභය අතර ප්රශස්තිකරණයෙන් මතු වූ අතර, සමස්ත RF පරිසර පද්ධති සම්බන්ධක, පරීක්ෂණ උපකරණ, සංරචක 50-ohm පද්ධති උපකල්පනය කරයි. ඉහළ
වේග ඩිජිටල් අතුරුමුහුණත් සාමාන්යයෙන් 50-ohm තනි-අවසන් (ඔරලෝසු වැනි තනි-අවසන් සංඥා සඳහා) හෝ 100-ohm අවකල සම්බාධනය (MIPI, PCIe, සහ USB වැනි අවකල යුගල සඳහා) භාවිතා කරයි.
6.2 RF සංඥා සඳහා මයික්රොස්ට්රිප් වින්යාසය
පුවරුවේ පිටත ස්ථරයේ සංඥා හෝඩුවාවක් මයික්රොස්ට්රිප් කිරීම, යාබද අභ්යන්තර ස්ථරයේ බිම් තලයක් සහිතව, RF පරිපථ සඳහා වඩාත් පොදු සම්ප්රේෂණ මාර්ග වින්යාසය නියෝජනය කරයි.
ක්ෂුද්ර තීරුවක ලාක්ෂණික සම්බාධනය අංශු පළල (W), බිම් තලයට ඉහළින් උස (H), තඹ ඝණකම (T) සහ උපස්ථර ද්රව්යයේ පාර විද්යුත් නියතය (εr) මත රඳා පවතී. පළමු පෙළ ආසන්න කිරීමක් සඳහා, පුළුල් අංශු සහ ඝන පාර විද්යුත් ද්රව්ය සම්බාධනය වැඩි කරන අතර ඉහළ පාර විද්යුත් නියතයන් සම්බාධනය අඩු කරයි.
උදාහරණ ක්ෂුද්ර තීරු ගණනය කිරීම: 5-mil ඝනකම Rogers RO4350B (εr = 3.48) මත 1 oz තඹ සමඟ 50Ω ලබා ගැනීම සඳහා ආසන්න වශයෙන් 11 mil හෝඩුවාවක් පළල අවශ්ය වේ. 4-mil පාර විද්යුත් ද්රව්යයේ එම සම්බාධනයටම 8.5 mil පළලක් අවශ්ය වන අතර එය පාර විද්යුත් ඝනකමට සංවේදීතාව පෙන්නුම් කරයි.
රූපය 7 - ක්ෂුද්ර තීරු සම්ප්රේෂණ රේඛා ජ්යාමිතියේ හරස්කඩ රූප සටහන
6.4 අධිවේගී අතුරුමුහුණත් සඳහා අවකල යුගල සම්බාධනය
අනුපූරක සංඥා දෙකක් අතර වෝල්ටීයතා වෙනස ලෙස දත්ත සම්ප්රේෂණය කරන අවකල සංඥා, උසස් ශබ්ද ප්රතිශක්තිය සහ අඩු කළ EMI හේතුවෙන් නවීන අධිවේගී ඩිජිටල් අතුරුමුහුණත් ආධිපත්යය දරයි. අවකල සම්බාධනය (Zdiff) එක් එක් හෝඩුවාවේ තනි-අවසන් සම්බාධනය (Z0) සහ හෝඩුවාවන් අතර සම්බන්ධ කිරීම යන දෙකම මත රඳා පවතී. ලිහිල්ව සම්බන්ධ කරන ලද හෝඩුවාවන් සඳහා, Zdiff ≈ 2 × Z0. හෝඩුවාවන් එකට සමීපව ගමන් කරන විට, සම්බන්ධ කිරීම වැඩි වන අතර, මෙම 2:1 අනුපාතයට වඩා අඩු අවකල සම්බාධනය අඩු කරයි.
100-ඕම් අවකල සම්බාධනය (බොහෝ අධිවේගී ඩිජිටල් අතුරුමුහුණත් සඳහා සම්මතය) සඳහා, සාමාන්ය නිර්මාණ 50-ඕම් තනි-අවසන් ට්රේස් භාවිතා කරයි, එය අවකල සම්බාධනය ඕම් 100 දක්වා අඩු කරයි. දාර-සම්බන්ධිත ට්රේස් සහිත ක්ෂුද්ර තීරුවේදී, 100-ඕම් අවකලනය ලබා ගැනීම සඳහා සාමාන්යයෙන් 1.5-2× හෝඩුවාවේ පළලෙහි හෝඩුවාවේ පරතරය අවශ්ය වේ. තද පරතරය සම්බන්ධ කිරීම වැඩි කරන අතර අවකල සම්බාධනය තවදුරටත් අඩු කරයි; පුළුල් පරතරය සම්බන්ධ කිරීම අඩු කරන අතර අවකල සම්බාධනය වැඩි කරයි.
| වන ස්ථරය තුළ දත්ත | කාර්යයන් | වර්ගය | Cu බර | ඝනකම | ද්රව්ය |
| L1 | RF සංඥාව | මයික්රොස්ට්රිප් 50Ω | 0.5 ඕඑස් | - | RO4350B |
| L2 | භූමිය | ගුවන් යානය | 1 ඕඑස් | 5 දහස | Core |
| L3 | RF සංඥාව | තීරු රේඛාව 50Ω | 0.5 ඕඑස් | 6 දහස | සූදානම් |
| L4 | භූමිය | ගුවන් යානය | 1 ඕඑස් | 8 දහස | Core |
| ... | සමමිතික | මිරර් | ... | ... | ... |
වගුව 2: ඉහළ ස්ථර පෙන්වන 12-ස්ථර 5G ස්ටැක්-අප් වින්යාසය (අර්ධ) උදාහරණය
7. සංඥා අඛණ්ඩතාව සලකා බැලීම්
5G PCB වල සංඥා අඛණ්ඩතාව, නිසි ලෙස කළමනාකරණය නොකළහොත් පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය පිරිහීමට ලක් කළ හැකි අන්තර් සම්බන්ධිත සංසිද්ධි කිහිපයක් ඇතුළත් වේ. සංඥා පිරිහීමේ යාන්ත්රණයන් සහ ඒවා අවම කරන ස්ටැක්-අප් සැලසුම් ශිල්පීය ක්රම අවබෝධ කර ගැනීම ක්රියාකාරී සැලසුම් ප්රශස්ත ඒවායින් වෙන් කරයි.
7.1 අධි-සංඛ්යාත පාඩු යාන්ත්රණ
බහු භෞතික බලපෑම් හේතුවෙන් සංඥා අලාභය සංඛ්යාතය සමඟ නාටකාකාර ලෙස වැඩි වේ. විද්යුත් ක්ෂේත්රය RF සංඛ්යාතවලදී දෝලනය වන විට උපස්ථර ද්රව්යයේ අණුක ධ්රැවීකරණයෙන් ද්වි විද්යුත් අලාභය පැන නගී, ද්රව්යයේ ද්වි ධ්රැව ක්ෂේත්රය සමඟ පෙළගැස්වීමට උත්සාහ කරන අතර තාපය ලෙස ශක්තිය විසුරුවා හරියි. මෙම අලාභය විසර්ජන සාධකය සමඟ සෘජුවම සහසම්බන්ධ වේ: Df දෙගුණ කිරීම ආසන්න වශයෙන් අලාභය දෙගුණ කරයි. සම්මත FR-4 (Df ≈ 0.020) හි 28 GHz දී, පාර විද්යුත් අලාභ අඟලකට 1.5 dB ඉක්මවිය හැකි අතර, Rogers RO3003 (Df ≈ 0.001) සමාන තත්වයන් යටතේ අඟලකට 0.3 dB ට අඩු පාඩු ලබා ගනී. සමේ බලපෑම හේතුවෙන් සංඛ්යාතයේ වර්ගමූලය සමඟ සන්නායක අලාභය වැඩි වන අතර ඉහළ සංඛ්යාත ධාරා සන්නායක මතුපිට අසල සාන්ද්රණය වේ, ඵලදායී ප්රතිරෝධය වැඩි කරයි.
7.2 mmWave යෙදුම් සඳහා නිර්මාණය හරහා
වියා ස්ටබ්ස් යනු සංඥාව පිටවන ස්ථරයෙන් ඔබ්බට විහිදෙන through-hole vias හි භාවිතයට නොගත් කොටස වන අතර එය නිශ්චිත සංඛ්යාතවල සංඥා පරාවර්තනය කරන අනුනාද ව්යුහයන් නිර්මාණය කරයි. කඳ කොටස කෙටි පරිපථ සම්ප්රේෂණ මාර්ගයක් ලෙස ක්රියා කරන අතර එහි කාර්තු තරංග ආයාම අනුනාදය උපරිම පරාවර්තනයට හේතු වේ. 50 mil පුවරු ඝණකම සහිත 28 GHz දී, 15 mil stub එකක් පවා ගැටළුකාරී අනුනාදයන් නිර්මාණය කළ හැකිය. විසඳුම් අතර කඳ ඉවත් කිරීම සඳහා පසුපස විදීම හෝ සංඥා ස්ථරයේ හරියටම අවසන් වන අන්ධ/බිඳ දැමූ vias භාවිතා කිරීම ඇතුළත් වේ.
රූපය 9 - පසුපසට විදින ලද PCB හරහා
නිගමනය
සාර්ථක 5G PCB ස්ටැක්-අප් නිර්මාණය සඳහා ද්රව්ය විද්යාව, විද්යුත් චුම්භක න්යාය, නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන් සහ තාප කළමනාකරණය වැනි බහු විෂයයන් පිළිබඳ විශේෂඥතාව අවශ්ය වේ. මෙම ලිපියේ ඉදිරිපත් කර ඇති මාර්ගෝපදේශ ද්රව්ය තේරීමේ සිට භූගත උපාය මාර්ග හරහා සම්බාධන පාලනය දක්වා ඉහළ නිර්මාණය කිරීම සඳහා පුළුල් රාමුවක් සපයයි.
කාර්ය සාධනය 5G නිර්මාණ.
ප්රධාන ප්රතිඵල අතරට:
1. ද්රව්ය තෝරා ගැනීම කාර්ය සාධනය සහ පිරිවැය මෙහෙයවයි, අවශ්ය තැන්වල අධි-සංඛ්යාත ලැමිෙන්ට් භාවිතා කරන්න, වෙනත් තැන්වල FR-4 භාවිතා කරන්න.
2. නිසි යොමු තල සහිත සමමිතික ස්ටැක්-අප් සාකච්ඡා කළ නොහැක. 3. බිම් තල අඛණ්ඩතාව සහ මැහුම් හරහා mmWave හි සංඥා අඛණ්ඩතාව තීරණය කරයි.
4. සම්බාධන පාලනය සඳහා නිරවද්ය පාර විද්යුත් ඝනකම පාලනය සහ ක්ෂේත්ර විසඳුම් සත්යාපනය අවශ්ය වේ.
5. ඔබේ PCB නිෂ්පාදකයා සමඟ කලින් සහයෝගයෙන් කටයුතු කිරීම මිල අධික respins වළක්වයි.
5G තාක්ෂණය ඉහළ සංඛ්යාත සහ සංකීර්ණත්වය කරා අඛණ්ඩව පරිණාමය වන විට, මෙහි දක්වා ඇති පියවර සහ ක්රම මූලිකව පවතිනු ඇත. ඔබ ඔබේ පළමු 5G නිෂ්පාදනය සැලසුම් කරන්නේද නැතහොත් පවතින වේදිකාවක් ප්රශස්ත කරන්නේද යන්න නොසලකා, ස්ටැක්-අප් ප්රශස්තිකරණය සඳහා කාලය ආයෝජනය කිරීමෙන් පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය, නිෂ්පාදන අස්වැන්න සහ වෙළඳපොළට කාලය තුළ ලාභාංශ ගෙවයි.
