1. บทนำ
1.1 การปฏิวัติ 5G และความท้าทายของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
การเปิดตัวเทคโนโลยีไร้สาย 5G ทั่วโลกถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานด้านโทรคมนาคมนับตั้งแต่การมาถึงของ 4G LTE โดยทำงานบนแถบความถี่สองแถบที่แตกต่างกัน ได้แก่ แถบความถี่ต่ำกว่า 6 GHz สำหรับการครอบคลุมพื้นที่กว้าง และแถบความถี่คลื่นมิลลิเมตร (mmWave) ตั้งแต่ 24 ถึง 77 GHz สำหรับความเร็วสูงมาก
การส่งข้อมูลความเร็วสูงในเครือข่าย 5G ต้องการความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แตกต่างจากแอปพลิเคชัน PCB ทั่วไป ระบบ 5G ต้องจัดการกับความถี่สัญญาณที่แม้แต่ข้อบกพร่องในการออกแบบเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างร้ายแรงได้
จากการวิเคราะห์ของอุตสาหกรรม คาดการณ์ว่าตลาดโครงสร้างพื้นฐาน 5G ทั่วโลกจะมีมูลค่าเกิน 47.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2027 ซึ่งจะผลักดันความต้องการอย่างมหาศาลสำหรับโซลูชัน PCB ประสิทธิภาพสูง การเติบโตนี้สร้างทั้งโอกาสและความท้าทายสำหรับนักออกแบบ PCB ที่ต้องเชี่ยวชาญในความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างคุณสมบัติของวัสดุ การจัดเรียงชั้น และพฤติกรรมของสัญญาณที่ความถี่วิทยุ การเปลี่ยนผ่านจาก 4G ไปสู่ 5G ไม่ใช่เพียงแค่การอัพเกรดทีละเล็กทีละน้อย แต่ต้องมีการคิดใหม่เกี่ยวกับสถาปัตยกรรมโครงสร้าง PCB อย่างพื้นฐาน
รูปที่ 1 – สเปกตรัมความถี่ โดยเน้นย่านความถี่ต่ำกว่า 6 GHz และย่านความถี่มิลลิเมตร
1.2 บทบาทสำคัญของการออกแบบโครงสร้างชั้นซ้อนต่อประสิทธิภาพของ 5G
โครงสร้าง PCB ซึ่งเป็นการจัดเรียงอย่างพิถีพิถันของชั้นทองแดง วัสดุฉนวน และวัสดุแกนกลาง ทำหน้าที่เป็นรากฐานที่สำคัญต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ 5G ทั้งหมด ที่ความถี่ระดับมิลลิเมตร พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจะทำงานตามหลักการที่ดูเหมือนจะขัดกับสัญชาตญาณของนักออกแบบที่คุ้นเคยกับการใช้งานที่ความถี่ต่ำกว่า ความยาวคลื่นของสัญญาณจะลดลงเหลือระดับมิลลิเมตร ทำให้
ลักษณะต่างๆ เช่น ปลายสายที่ต่อไม่ต่อเนื่อง และการขาดตอนของเส้นทางสัญญาณ ซึ่งไม่มีนัยสำคัญที่ความถี่ 1 GHz กลับกลายเป็นแหล่งสำคัญของการสะท้อนและการสูญเสียสัญญาณที่ความถี่ 28 GHz
การออกแบบโครงสร้าง PCB 5G ที่เหมาะสมจะต้องตอบโจทย์ความต้องการที่ขัดแย้งกันหลายประการพร้อมกัน ได้แก่ การควบคุมอิมพีแดนซ์เพื่อป้องกันการสะท้อนของสัญญาณ การสูญเสียการแทรกต่ำเพื่อรักษาความแรงของสัญญาณ การป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่มีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันการรบกวนระหว่างวงจร และการจัดการความร้อนที่แข็งแกร่งเพื่อระบายความร้อนจากเครื่องขยายสัญญาณ RF ที่ใช้พลังงานสูง การกำหนดค่าโครงสร้างมีผลโดยตรงต่อพารามิเตอร์เหล่านี้ทั้งหมด ทำให้เป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวในกระบวนการออกแบบ PCB 5G ทั้งหมด
2. ทำความเข้าใจข้อกำหนดของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับ 5G
2.1 สเปกตรัมความถี่และลักษณะสัญญาณของ 5G
ย่านความถี่ต่ำกว่า 6 GHz: รากฐานสำหรับการครอบคลุมพื้นที่กว้างขวาง
คลื่นความถี่ต่ำกว่า 6 GHz ซึ่งครอบคลุมความถี่ตั้งแต่ 600 MHz ถึง 6 GHz เป็นแกนหลักของการครอบคลุมสัญญาณ 5G ความถี่ต่ำเหล่านี้มีคุณสมบัติการแพร่กระจายสัญญาณที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเครือข่ายบริเวณกว้าง โดยให้การทะลุทะลวงอาคารที่ดีกว่าและระยะทางที่ไกลกว่าเมื่อเทียบกับคลื่นมิลลิเมตร (mmWave) จากมุมมองของการออกแบบ PCB สัญญาณความถี่ต่ำกว่า 6 GHz มีความท้าทายในระดับปานกลางมากกว่า 4G LTE แต่ไม่มากเท่ากับแอปพลิเคชันคลื่นมิลลิเมตร (mmWave)
ย่านความถี่มิลลิเมตร (24-77 GHz): ข้อกำหนดด้านความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ 5G คลื่นมิลลิเมตร ซึ่งทำงานหลักๆ ในย่านความถี่ 24 GHz, 28 GHz, 39 GHz และ 77 GHz ผลักดันเทคโนโลยี PCB ไปจนถึงขีดจำกัดสูงสุด ที่ความถี่ 28 GHz ความยาวคลื่นในแผ่นลามิเนต Rogers RO4350B ทั่วไป (Dk = 3.48) วัดได้เพียง 5.7 มม. ซึ่งหมายความว่าส่วนที่ยื่นออกมาเป็นระยะหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น ซึ่งเป็นความยาวเรโซแนนซ์ที่สำคัญ จะมีความยาวเพียง 1.4 มม. รูทะลุแบบชุบโลหะแบบดั้งเดิม ซึ่งมักเหลือส่วนที่ยื่นออกมา 2-3 มม. จะกลายเป็นตัวเรโซเนเตอร์ปรสิตที่สำคัญ ซึ่งสามารถทำลายความสมบูรณ์ของสัญญาณได้อย่างสิ้นเชิง
รูปที่ 2 – การเปรียบเทียบความยาวคลื่นโดยละเอียด แสดงมิติทางกายภาพ
2.2 พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่สำคัญสำหรับโครงสร้าง 5G
พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลายอย่างมีผลต่อประสิทธิภาพของแผงวงจรพิมพ์ 5G ซึ่งแต่ละพารามิเตอร์ต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบในระหว่างการออกแบบโครงสร้าง ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (Dk หรือ εr) กำหนดความเร็วในการแพร่กระจายของสัญญาณและค่าความต้านทานที่ควบคุมได้ สำหรับการใช้งาน 5G ความเสถียรของ Dk ทั้งในด้านความถี่และอุณหภูมิมีความสำคัญอย่างยิ่ง วัสดุที่มีค่า Dk เปลี่ยนแปลงไป 5% ตามอุณหภูมิจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน ซึ่งก่อให้เกิดการสะท้อนและลดทอนความสมบูรณ์ของสัญญาณในวงจร RF ที่มีความแม่นยำสูง
ค่าตัวประกอบการสูญเสีย (Df) หรือที่เรียกว่าค่าแทนเจนต์การสูญเสีย (tan δ) เป็นค่าที่ใช้วัดการสูญเสียทางไดอิเล็กทริก วัสดุ FR-4 มาตรฐานจะมีค่า Df อยู่ที่ 0.015-0.020 ที่ความถี่ 10 GHz ในขณะที่วัสดุประสิทธิภาพสูง เช่น Rogers RO3003 มีค่า Df อยู่ที่ 0.0010 ที่ความถี่เดียวกัน ซึ่งดีขึ้นถึง 15-20 เท่า
ความคลาดเคลื่อนในการควบคุมอิมพีแดนซ์นั้นเข้มงวดขึ้นอย่างมากสำหรับแอปพลิเคชัน 5G ในขณะที่ความคลาดเคลื่อนของอิมพีแดนซ์ ±10% อาจเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมาก แต่โดยทั่วไปแล้ววงจร RF 5G ต้องการการควบคุมที่ ±5% หรือเข้มงวดกว่านั้น
| วัสดุ | อิเล็กทริก ค่าคงที่ (Dk) | ตัวประกอบการสูญเสีย (ดฟ) | แอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุด |
| มาตรฐาน FR-4 | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | ระบบดิจิทัล ความถี่ต่ำกว่า 6 GHz ไม่สำคัญ |
| โรเจอร์ส RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | คลื่นวิทยุความถี่ต่ำกว่า 6 GHz, คลื่นมิลลิเมตรที่คุ้มค่า |
| โรเจอร์ส RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | สถานีฐาน mmWave ประสิทธิภาพสูง |
| RT/ดูรอยด์ 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | การสูญเสียต่ำมาก >20 GHz, อาร์เรย์เฟส |
ตารางที่ 1: การเปรียบเทียบวัสดุเคลือบความถี่สูงสำหรับการใช้งาน PCB 5G
2.3 ข้อกำหนดด้านกายภาพและความร้อน
โดยทั่วไปแล้ว แผงวงจรพิมพ์ 5G ต้องการชั้นทองแดง 10-16 ชั้น เพื่อรองรับความต้องการการเดินสายที่หนาแน่นของตัวรับส่งสัญญาณ RF สมัยใหม่ โปรเซสเซอร์เบสแบนด์ วงจรจัดการพลังงาน และอินเทอร์เฟซดิจิทัลที่เกี่ยวข้อง เทคโนโลยีการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง (HDI) ที่มีไมโครเวียขนาดเล็กถึง 0.1 มม. เวียแบบซ่อนและฝัง และการเดินสายในทุกชั้น จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุความหนาแน่นของส่วนประกอบที่การรวมระบบ 5G ต้องการ ในขณะที่ยังคงรักษาเส้นทางสัญญาณที่มีอิมพีแดนซ์ที่ควบคุมได้
การจัดการความร้อนเป็นความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบ 5G เครื่องขยายกำลังในแอปพลิเคชันสถานีฐานสามารถใช้พลังงานได้ 50-100 วัตต์ ทำให้เกิดจุดร้อนเฉพาะที่ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 85-100°C ในระหว่างการทำงาน แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ต้องมีค่าการนำความร้อนที่เพียงพอ (≥1.5 W/m·K) เพื่อกระจายความร้อนนี้ไปทั่วพื้นที่ของแผ่นวงจรและถ่ายเทไปยังแผ่นระบายความร้อนหรือระบบจัดการความร้อน ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ซึ่งวัดได้จากดัชนีความร้อนสัมพัทธ์ (RTI) ที่ ≥150°C จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของวัสดุภายใต้สภาวะการทำงานที่ต่อเนื่อง
ความคลาดเคลื่อนในการผลิตสำหรับแผงวงจรพิมพ์ 5G นั้นเข้มงวดขึ้นอย่างมาก ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งระหว่างชั้นทองแดงต้องอยู่ที่ ±75 ไมโครเมตร (±3 มิล) หรือดีกว่านั้นสำหรับการใช้งานคลื่นมิลลิเมตร เมื่อเทียบกับ ±150 ไมโครเมตรสำหรับการออกแบบแบบดั้งเดิม
3. การเลือกวัสดุสำหรับโครงสร้าง 5G
3.1 วัสดุเคลือบความถี่สูง
Rogers Materials: มาตรฐานอุตสาหกรรมด้านประสิทธิภาพคลื่นวิทยุ (RF)
แผ่นลามิเนตความถี่สูงของ Rogers Corporation ได้กลายเป็นมาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับงาน PCB 5G โดยมีคุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกที่ได้รับการออกแบบมาอย่างพิถีพิถัน ซึ่งคงความเสถียรในช่วงความถี่และอุณหภูมิที่กว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งซีรีส์ RO4000 รุ่น RO4350B นั้นมีความสมดุลที่ยอดเยี่ยมระหว่างประสิทธิภาพ RF และความสามารถในการผลิต ด้วยค่าคงที่ไดอิเล็กทริก 3.48 ±0.05 และค่าการสูญเสีย 0.0037 ที่ 10 GHz ทำให้ RO4350B สามารถควบคุมอิมพีแดนซ์ได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่ใช้เทคนิคการประมวลผล FR-4 มาตรฐาน ไม่จำเป็นต้องมีการปรับแต่ง vias หรือพารามิเตอร์การเจาะแบบพิเศษใดๆ
สำหรับงานที่ต้องการการสูญเสียต่ำยิ่งขึ้น ซีรีส์ RO3000 มอบประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม RO3003 ด้วยโครงสร้าง PTFE ที่เติมเซรามิก ทำให้ได้ค่า Df ที่ 0.0010 และ Dk ที่ 3.00 ซึ่งมีความสม่ำเสมออย่างน่าทึ่งตั้งแต่ 10 MHz ถึง 40 GHz วัสดุนี้โดดเด่นในงานออกแบบเครื่องขยายสัญญาณกำลังของสถานีฐานและงานอื่นๆ ที่การสูญเสียสัญญาณทุกๆ หนึ่งในสิบของ dB ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของระบบ ข้อเสียคือต้นทุนวัสดุที่สูงกว่า (โดยทั่วไป 3-5 เท่าของ RO4350B) และข้อกำหนดในการผลิตที่เข้มงวดกว่า
รูปที่ 3 – ภาพตัดขวางของโครงสร้างลามิเนต Rogers RO4350B แสดงให้เห็นแผ่นฟอยล์ทองแดง ระบบเรซิน และวัสดุเสริมแรงใยแก้ว
3.2 FR-4 ในการใช้งาน 5G: ทำความเข้าใจข้อจำกัด
FR-4 มาตรฐานยังคงใช้งานได้ดีสำหรับบางส่วนของการออกแบบ 5G โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล เครือข่ายการกระจายพลังงาน และแอปพลิเคชันความถี่ต่ำกว่า 6 GHz ที่ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ RF ไม่เข้มงวดมากนัก FR-4 คุณภาพสูงสมัยใหม่จากผู้ผลิตเช่น Shengyi, Panasonic และ ITEQ สามารถให้ค่า Df 0.012-0.015 ที่ 5 GHz เมื่อใช้ระบบเรซินและการเสริมแรงด้วยใยแก้วที่เหมาะสม
เหมาะสำหรับเส้นทางสัญญาณความถี่ต่ำกว่า 6 GHz หลายเส้นทาง
อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของ FR-4 จะเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นที่ความถี่สูงขึ้น ค่า Dk ของวัสดุนี้โดยทั่วไปจะแปรผันประมาณ ±10% ตลอดช่วงอุณหภูมิการใช้งาน (-40°C ถึง +85°C) เมื่อเทียบกับ ±2% สำหรับลามิเนตความถี่สูง การแปรผันนี้ส่งผลให้เกิดความผันผวนของอิมพีแดนซ์ ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดบิตที่เกิดจากการสะท้อนในอินเทอร์เฟซดิจิทัลความเร็วสูงและลดประสิทธิภาพของระบบ RF นอกจากนี้ การเสริมแรงด้วยใยแก้วใน FR-4 ยังสร้างความแปรผันเฉพาะจุดในค่า Dk ที่มีประสิทธิภาพ หรือที่เรียกว่า 'ผลกระทบจากการทอเส้นใย' ซึ่งกลายเป็นปัญหาสำหรับเส้นทางที่วิ่งในมุมเฉียงกับรูปแบบของใยแก้ว
3.3 กลยุทธ์การจัดเรียงแบบไฮบริด: การเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุน
โครงสร้างแบบไฮบริดที่ผสมผสานลามิเนตความถี่สูงเข้ากับ FR-4 เป็นแนวทางที่ยอดเยี่ยมในการสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุนในการออกแบบ 5G ที่ซับซ้อน กลยุทธ์หลักคือการใช้วัสดุที่มีการสูญเสียต่ำราคาแพงเฉพาะในบริเวณที่สัญญาณ RF เดินทาง ในขณะที่ใช้ FR-4 ที่ประหยัดกว่าสำหรับชั้นภายในที่ส่งสัญญาณดิจิทัล การกระจายพลังงาน และการรองรับทางกล โครงสร้างแบบไฮบริดทั่วไปอาจใช้ Rogers RO4350B สำหรับสองชั้นนอกสุด (L1 และ L12 ในการออกแบบ 12 ชั้น) ซึ่งเป็นที่ตั้งของสายส่งสัญญาณไมโครสตริป RF โดยมีแกน FR-4 ประกอบเป็นชั้นภายใน
รูปที่ 4 – แผนภาพตัดขวางของโครงสร้างไฮบริด 12 ชั้น แสดงชั้นนอกสุดของ Rogers RO4350B สำหรับสัญญาณ RF
4. กลยุทธ์การกำหนดค่าเลเยอร์สำหรับ 5G
4.1 หลักการพื้นฐานของการเรียงซ้อน
ก่อนที่จะเจาะลึกไปถึงการจัดเรียงชั้นต่างๆ นั้น มีหลักการพื้นฐานหลายประการที่ควบคุมการออกแบบโครงสร้าง PCB 5G ระดับมืออาชีพทั้งหมด ความสมมาตรถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญที่สุดในการผลิต: โครงสร้างต้องสมดุลรอบเส้นกึ่งกลางของบอร์ดเพื่อป้องกันการบิดงอระหว่างการเคลือบและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งหมายถึงการจับคู่ปริมาณทองแดง ความหนาของแกน และจำนวนพรีเพรกในด้านตรงข้ามของระนาบกลาง บอร์ดที่มีทองแดงมากเกินไปด้านใดด้านหนึ่งจะโค้งงอเหมือนมันฝรั่งทอดกรอบหลังจากบัดกรีแบบรีโฟลว์ ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ยอมรับไม่ได้สำหรับชิ้นส่วนประกอบ RF ที่มีความแม่นยำสูง
การจัดวางระนาบอ้างอิงที่อยู่ติดกันก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน: ชั้นสัญญาณแต่ละชั้นควรมีระนาบกราวด์หรือระนาบจ่ายไฟที่ต่อเนื่องอยู่ติดกันทันที ซึ่งจะช่วยให้ได้เส้นทางส่งกลับที่มีค่าความเหนี่ยวนำต่ำซึ่งจำเป็นสำหรับสัญญาณความถี่สูง ในขณะเดียวกันก็ช่วยป้องกันชั้นสัญญาณจากการรบกวนด้วย
การจับคู่เลเยอร์เกี่ยวข้องกับการจัดกลุ่มเลเยอร์สัญญาณตามฟังก์ชันและข้อกำหนดทางไฟฟ้า คู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูงควรวางเส้นทางบนเลเยอร์เดียวกัน โดยการจับคู่ความยาวทำได้โดยการวางเส้นทางแบบคดเคี้ยวแทนการแบ่งคู่สัญญาณข้ามเลเยอร์ เลเยอร์สัญญาณ RF โดยทั่วไปจะอยู่บนเลเยอร์ด้านนอก ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นสายส่งไมโครสตริปได้ ทำให้เข้าถึงได้ง่ายสำหรับการปรับแต่งและแก้ไขข้อผิดพลาด
4.2 โครงสร้างแบบ 8 ชั้น: จุดเริ่มต้นสำหรับการออกแบบ 5G
โครงสร้างแบบ 8 ชั้น ถือเป็นจำนวนชั้นขั้นต่ำที่ใช้งานได้จริงสำหรับแอปพลิเคชัน 5G พื้นฐาน เช่น อุปกรณ์ IoT วิทยุเซลล์ขนาดเล็ก หรือโมดูล RF ความถี่ต่ำกว่า 6 GHz อย่างง่าย แม้ว่าจะมีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับโครงสร้างที่มีจำนวนชั้นมากกว่า แต่โครงสร้าง 8 ชั้นที่ออกแบบมาอย่างดีก็สามารถรองรับการออกแบบที่ซับซ้อนปานกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยระเบียบวินัยในการกำหนดเส้นทางและการจัดวางส่วนประกอบอย่างระมัดระวัง
การกำหนดค่า 8 ชั้นที่แนะนำ:
∙ ชั้นที่ 1: สัญญาณ RF และความเร็วสูงที่สำคัญ (ไมโครสตริป, 50Ω)
∙ ชั้นที่ 2: ระนาบกราวด์ (เส้นทางส่งสัญญาณ RF หลัก)
∙ ชั้นที่ 3: สัญญาณดิจิทัลความเร็วสูง (สไตรป์ไลน์, ดิฟเฟอเรนเชียล 50Ω หรือ 100Ω) ∙ ชั้นที่ 4: ระนาบพลังงาน (+3.3V, +1.8V แยก)
∙ ชั้นที่ 5: ระนาบพลังงาน (แบบกลับด้าน: +3.3V, +1.8V แยก)
∙ ชั้นที่ 6: สัญญาณดิจิทัลความเร็วสูง (สไตรป์ไลน์ ตั้งฉากกับชั้นที่ 3)
∙ ชั้นที่ 7: ระนาบกราวด์ (เส้นทางส่งกลับรอง)
∙ ชั้นที่ 8: สัญญาณ RF และความเร็วสูงที่สำคัญ (ไมโครสตริป, 50Ω)
การจัดเรียงแบบนี้ให้ความสมมาตร (L1-L2-L3-L4 สะท้อนกับ L8-L7-L6-L5) ทำให้มั่นใจได้ว่าชั้นสัญญาณแต่ละชั้นมีระนาบอ้างอิงที่อยู่ติดกัน และวางระนาบกำลังไว้ตรงกลางซึ่งค่าความจุของระนาบเหล่านั้นจะช่วยลดสัญญาณรบกวนได้ดีที่สุด ความหนาของฉนวนโดยทั่วไปอาจเป็น: L1-L2 = 6 มิล (RO4350B สำหรับ RF), L2-L3 = 8 มิล (แกน), L3-L4 = 14 มิล (พรีเพรก), L4-L5 = 20 มิล (แกน) โดยสะท้อนแบบสมมาตรกับ L8
4.3 โครงสร้างแบบ 12 ชั้น: แอปพลิเคชัน 5G ขั้นสูง
สำหรับโมดูลสถานีฐานระบบ 5G ที่ซับซ้อน อาร์เรย์เสาอากาศ MIMO ขนาดใหญ่ หรือสมาร์ทโฟนระดับไฮเอนด์ โครงสร้างแบบ 12 ชั้นจะให้ความหนาแน่นของการกำหนดเส้นทางและประสิทธิภาพความสมบูรณ์ของสัญญาณที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ชั้นเพิ่มเติมเหล่านี้ช่วยให้
มีการแยกส่วน RF, ดิจิทัล และกำลังไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ พร้อมทั้งมีระนาบกราวด์หลายชั้นเพื่อการป้องกันที่ดีเยี่ยม
โครงสร้าง 12 ชั้นที่ได้รับการปรับแต่งมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานคลื่นมิลลิเมตร (mmWave):
∙ ชั้นที่ 1: ชั้นสัญญาณ RF A (ตัวป้อนสัญญาณเสาอากาศ mmWave, ไมโครสตริป 50Ω) ∙ ชั้นที่ 2: ระนาบกราวด์ A (ตัวส่งกลับสัญญาณ RF หลัก, ทองแดง 1 ออนซ์)
∙ ชั้นที่ 3: ชั้นสัญญาณ RF ชั้น B (เส้นทาง RF รอง, สไตรป์ไลน์ 50Ω)
∙ ชั้นที่ 4: ระนาบกราวด์ B (การแยกและส่งสัญญาณ RF, ทองแดง 1 ออนซ์)
∙ ชั้นที่ 5: ระนาบพลังงาน A (พลังงาน RF: แหล่งจ่ายไฟ PA +5V, ทองแดง 2 ออนซ์)
∙ เลเยอร์ 6: ดิจิทัลความเร็วสูง (SerDes, DDR, PCIe stripline)
∙ เลเยอร์ 7: ดิจิทัลความเร็วสูง (การกำหนดเส้นทางแบบตั้งฉากกับเลเยอร์ 6)
∙ ชั้นที่ 8: ระนาบพลังงาน B (พลังงานดิจิทัล: +3.3V, +1.8V, +1.2V แยก, ทองแดง 2 ออนซ์) ∙ ชั้นที่ 9: ระนาบกราวด์ C (สัญญาณส่งกลับและป้องกันสัญญาณรบกวนดิจิทัล, ทองแดง 1 ออนซ์)
∙ เลเยอร์ 10: สัญญาณความเร็วต่ำและการกำหนดเส้นทาง (การควบคุม, I2C, SPI)
∙ ชั้นที่ 11: ระนาบกราวด์ D (ชั้นป้องกันสุดท้าย, ทองแดง 1 ออนซ์)
∙ เลเยอร์ 12: เลเยอร์สัญญาณ RF C (RF รอง, การจัดวางส่วนประกอบ, ไมโครสตริป 50Ω) การกำหนดค่า SGSGPSSPGSGS นี้ให้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม: ระนาบกราวด์แยกกันสี่ระนาบสร้างเกราะป้องกันหลายชั้น เลเยอร์ RF ถูกแยกออกจากสัญญาณรบกวนจากการสวิตช์ดิจิทัลอย่างสมบูรณ์ และการเดินสาย RF แบบสไตรป์ไลน์บน L3 ให้การป้องกันที่ดีเยี่ยมสำหรับเส้นทางที่ไวต่อสัญญาณรบกวน การเรียงซ้อนรักษาความสมมาตรเกี่ยวกับระนาบกลาง L6-L7
รูปที่ 5 – ภาพตัดขวางโดยละเอียดของโครงสร้าง PCB 5G 12 ชั้น แสดงความหนาของชั้น น้ำหนักทองแดง และอัตราส่วนสัญญาณต่อระนาบ
5. เทคนิคการต่อสายดินสำหรับแผงวงจรพิมพ์ 5G
5.1 หลักการพื้นฐานการต่อสายดินสำหรับการออกแบบความถี่สูง
ที่ความถี่สูง กราวด์ไม่ได้เป็นเพียงจุดอ้างอิงที่มีแรงดันเป็นศูนย์เท่านั้น แต่เป็นโครงสร้างทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อน ซึ่งพฤติกรรมของมันมีผลต่อประสิทธิภาพความสมบูรณ์ของสัญญาณ หลักการพื้นฐานคือ กระแสย้อนกลับที่ความถี่สูงจะไหลโดยตรงใต้เส้นทางสัญญาณที่เกี่ยวข้อง โดยไหลตามเส้นทางที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำที่สุด เส้นทางนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานกระแสตรง แต่ขึ้นอยู่กับความเหนี่ยวนำ กระแสย้อนกลับจึงมักกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่มีการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กสูงสุดกับตัวนำสัญญาณ
ปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ที่ความถี่มิลลิเมตรหมายความว่ากระแสย้อนกลับจะไหลเฉพาะในชั้นบนสุดไม่กี่ร้อยนาโนเมตรของพื้นผิวระนาบกราวด์เท่านั้น นี่ทำให้การตกแต่งพื้นผิวและศักยภาพในการเกิดออกซิเดชันมีความสำคัญอย่างยิ่ง ทองแดงที่หมองคล้ำจะมีความต้านทานต่อคลื่นวิทยุสูงกว่าทองแดงที่มันวาว ด้วยเหตุนี้ นักออกแบบหลายคนจึงระบุให้ใช้การตกแต่งพื้นผิวแบบ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) บนระนาบกราวด์ในบริเวณที่สำคัญต่อคลื่นวิทยุ แม้ว่าชั้นนิกเกิลจะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นเล็กน้อยก็ตาม
5.2 การใช้งานระนาบกราวด์แบบแข็ง
ระนาบกราวด์ที่ต่อเนื่องและไม่ขาดตอนถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวของโครงสร้าง PCB ความถี่สูงใดๆ ลองนึกภาพระนาบกราวด์เป็นเหมือนผิวน้ำที่เรียบลื่นสมบูรณ์แบบสำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้ากลับ สิ่งกีดขวางใดๆ (ช่องว่าง ร่อง รูเจาะ) จะสร้างความปั่นป่วนที่แผ่พลังงานและสะท้อนสัญญาณ สำหรับแอปพลิเคชัน 5G ความสมบูรณ์ของระนาบกราวด์เป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้: ระนาบกราวด์ทุกระนาบควรขยายจากขอบหนึ่งไปยังอีกขอบหนึ่งของบอร์ดโดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุด
เมื่อไม่สามารถหลีกเลี่ยงการแยกแผ่นกราวด์ได้ เช่น เพื่อแยกส่วนอนาล็อกและดิจิทัล หรือเพื่อระบายความร้อนรอบรูยึด ให้ใช้ตัวเก็บประจุแบบเชื่อมต่อเพื่อเชื่อมช่องว่าง วางตัวเก็บประจุขนาด 0.1 μF หรือเล็กกว่านั้นในระยะห่าง 1-2 นิ้วตามแนวรอยแยก เพื่อให้เกิดการลัดวงจร AC ที่ความถี่ RF ในขณะที่ยังคงรักษาการแยก DC ไว้ ห้ามเดินสายสัญญาณความเร็วสูงหรือสัญญาณ RF ข้ามรอยแยกของแผ่นกราวด์ หากจำเป็นต้องเดินสายข้ามรอยแยก ให้เดินสายตั้งฉากเพื่อลดพื้นที่วงจร และเพิ่มจุดต่อกราวด์ทันทีที่อยู่ติดกับจุดตัด
5.3 เทคนิคการเย็บและการทำรั้วภาคพื้นดิน
การวางตำแหน่งรูเชื่อมต่อกราวด์อย่างมีกลยุทธ์เพื่อเชื่อมต่อระนาบกราวด์ระหว่างชั้นต่างๆ ถือเป็นหนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุด แต่กลับถูกมองข้ามบ่อยครั้งในการออกแบบ PCB สำหรับ 5G ที่ความถี่ระดับมิลลิเมตร ความเหนี่ยวนำของการเชื่อมต่อกราวด์แม้เพียงระยะสั้นๆ ก็มีค่ามาก รูเชื่อมต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตรเพียงรูเดียวที่ทะลุผ่านแผ่นวงจรหนา 62 มิลลิเมตร จะมีค่าความเหนี่ยวนำประมาณ 0.7 นาโนเฮนรี ซึ่งดูเหมือนจะน้อยมาก แต่ที่ความถี่ 28 กิกะเฮิร์ตซ์ ค่านี้จะแสดงถึงอิมพีแดนซ์ประมาณ 123 โอห์ม ซึ่งมากพอที่จะทำให้การเชื่อมต่อกราวด์ที่ความถี่สูงเสื่อมคุณภาพอย่างรุนแรง
วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่การใช้ vias แบบขนาน การใช้ vias สี่ตัวแบบขนานจะช่วยลดค่าความเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพลงได้ประมาณ 4 เท่า (โดยคำนึงถึงผลกระทบของความเหนี่ยวนำร่วมกัน) ทำให้ค่าความต้านทานการเชื่อมต่ออยู่ในระดับที่ยอมรับได้มากขึ้น สำหรับชิ้นส่วน RF ที่สำคัญ ให้วาง vias กราวด์ 3-4 ตัวติดกับขาต่อกราวด์แต่ละขา โดยเชื่อมต่อกับ vias ที่ใกล้ที่สุด
ระนาบกราวด์ที่แข็งแรง ควรเว้นระยะห่างของ vias เหล่านี้ให้ใกล้กับชิ้นส่วนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากค่าความเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นตามความยาวของ vias ทำให้เส้นทางสั้นๆ เป็นสิ่งจำเป็น
รูปที่ 6 – มุมมองด้านบนของเค้าโครง PCB แสดงรูปแบบการเย็บ vias รอบๆ
6. การควบคุมอิมพีแดนซ์ในโครงสร้าง 5G
6.1 หลักการพื้นฐานของอิมพีแดนซ์ควบคุม
อิมพีแดนซ์ที่ควบคุมได้ถือเป็นรากฐานสำคัญของสัญญาณความเร็วสูงและความสมบูรณ์ของสัญญาณ RF เมื่อแหล่งกำเนิดสัญญาณ เส้นทางการส่ง และปลายทางมีอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะที่เหมือนกัน พลังงานจะถ่ายโอนจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลดได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่มีการสะท้อนกลับ ความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์จะทำให้ส่วนหนึ่งของสัญญาณสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิด ทำให้เกิดคลื่นนิ่ง การสั่นสะเทือน และการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ ซึ่งจะทำให้สัญญาณดิจิทัลเสียหายและลดประสิทธิภาพของระบบ RF
สำหรับแอปพลิเคชัน 5G ค่าความต้านทาน 50 โอห์มแบบซิงเกิลเอนด์ได้กลายเป็นมาตรฐานสากลสำหรับวงจร RF และไมโครเวฟ ค่านี้เกิดขึ้นจากการปรับให้เหมาะสมระหว่างความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าและการสูญเสียในสายเคเบิลโคแอกเซียล และระบบนิเวศ RF ทั้งหมด รวมถึงตัวเชื่อมต่อ อุปกรณ์ทดสอบ และส่วนประกอบต่างๆ ต่างก็ใช้ระบบ 50 โอห์ม
โดยทั่วไป อินเทอร์เฟซดิจิทัลความเร็วสูงจะใช้ความต้านทานแบบซิงเกิลเอนด์ 50 โอห์ม (สำหรับสัญญาณซิงเกิลเอนด์ เช่น สัญญาณนาฬิกา) หรือความต้านทานแบบดิฟเฟอเรนเชียล 100 โอห์ม (สำหรับคู่สัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล เช่น MIPI, PCIe และ USB)
6.2 การกำหนดค่าไมโครสตริปสำหรับสัญญาณ RF
ไมโครสตริป คือการวางแนวสัญญาณบนชั้นนอกของแผงวงจรโดยมีระนาบกราวด์อยู่บนชั้นในที่อยู่ติดกัน ซึ่งเป็นรูปแบบการส่งสัญญาณที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับวงจร RF
ค่าอิมพีแดนซ์เฉพาะของไมโครสตริปขึ้นอยู่กับความกว้างของลายวงจร (W) ความสูงเหนือระนาบกราวด์ (H) ความหนาของทองแดง (T) และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุพื้นผิว (εr) โดยประมาณในลำดับแรก ลายวงจรที่กว้างขึ้นและฉนวนที่หนาขึ้นจะทำให้อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้น ในขณะที่ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่สูงขึ้นจะทำให้อิมพีแดนซ์ลดลง
ตัวอย่างการคำนวณไมโครสตริป: การทำให้ได้ค่าความต้านทาน 50 โอห์ม บนแผ่นฉนวน Rogers RO4350B หนา 5 มิลลิเมตร (εr = 3.48) ที่ใช้ทองแดง 1 ออนซ์ จะต้องใช้ความกว้างของลายวงจรประมาณ 11 มิลลิเมตร แต่หากใช้ฉนวนหนา 4 มิลลิเมตร จะได้ค่าความต้านทานเท่ากัน แต่จะต้องใช้ความกว้างของลายวงจรประมาณ 8.5 มิลลิเมตร ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความไวต่อความหนาของฉนวน
รูปที่ 7 – แผนภาพแสดงภาพตัดขวางของโครงสร้างทางเรขาศาสตร์ของสายส่งไมโครสตริป
6.4 อิมพีแดนซ์คู่ดิฟเฟอเรนเชียลสำหรับอินเทอร์เฟซความเร็วสูง
การส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล ซึ่งส่งข้อมูลโดยใช้ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสัญญาณเสริมสองสัญญาณนั้น เป็นวิธีการหลักที่ใช้ในอินเทอร์เฟซดิจิทัลความเร็วสูงในปัจจุบัน เนื่องจากมีภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนสูงกว่าและลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีกว่า อิมพีแดนซ์แบบดิฟเฟอเรนเชียล (Zdiff) ขึ้นอยู่กับทั้งอิมพีแดนซ์แบบซิงเกิลเอนด์ของแต่ละเส้นทาง (Z0) และการเชื่อมต่อระหว่างเส้นทาง สำหรับเส้นทางที่เชื่อมต่อกันอย่างหลวมๆ Zdiff ≈ 2 × Z0 เมื่อเส้นทางอยู่ใกล้กันมากขึ้น การเชื่อมต่อจะเพิ่มขึ้น ทำให้อิมพีแดนซ์แบบดิฟเฟอเรนเชียลลดลงต่ำกว่าอัตราส่วน 2:1 นี้
สำหรับอิมพีแดนซ์เชิงอนุพันธ์ 100 โอห์ม (ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับอินเทอร์เฟซดิจิทัลความเร็วสูงส่วนใหญ่) การออกแบบทั่วไปจะใช้สายนำไฟฟ้าแบบซิงเกิลเอนด์ 50 โอห์ม โดยมีการเชื่อมต่อที่ลดอิมพีแดนซ์เชิงอนุพันธ์ลงเหลือ 100 โอห์ม ในไมโครสตริปที่มีสายนำไฟฟ้าแบบเชื่อมต่อขอบ การที่จะได้อิมพีแดนซ์เชิงอนุพันธ์ 100 โอห์ม โดยทั่วไปแล้วต้องใช้ระยะห่างระหว่างสายนำไฟฟ้า 1.5-2 เท่าของความกว้างของสายนำไฟฟ้า ระยะห่างที่แคบลงจะเพิ่มการเชื่อมต่อและลดอิมพีแดนซ์เชิงอนุพันธ์ลงอีก ในขณะที่ระยะห่างที่กว้างขึ้นจะลดการเชื่อมต่อและเพิ่มอิมพีแดนซ์เชิงอนุพันธ์
| ชั้น | ฟังก์ชัน | ประเภท | น้ำหนักทองแดง | ความหนา | วัสดุ |
| L1 | RF สัญญาณ | ไมโครสตริป 50Ω | ออนซ์ 0.5 | - | RO4350B |
| L2 | พื้น | เครื่องบิน | ออนซ์ 1 | 5 หนึ่งพัน | แกน |
| L3 | RF สัญญาณ | สายสไตรป์ไลน์ 50Ω | ออนซ์ 0.5 | 6 หนึ่งพัน | prepreg |
| L4 | พื้น | เครื่องบิน | ออนซ์ 1 | 8 หนึ่งพัน | แกน |
| ... | สมมาตร | กระจกเงา | ... | ... | ... |
ตารางที่ 2: ตัวอย่างโครงสร้างชั้นซ้อน 5G 12 ชั้น (บางส่วน) แสดงชั้นบนสุด
7. ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของสัญญาณ
ความสมบูรณ์ของสัญญาณในแผงวงจรพิมพ์ 5G ครอบคลุมปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกันหลายประการ ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม การทำความเข้าใจกลไกการเสื่อมสภาพของสัญญาณและเทคนิคการออกแบบโครงสร้างที่ช่วยลดผลกระทบเหล่านั้น จะทำให้การออกแบบที่ใช้งานได้จริงแตกต่างจากการออกแบบที่เหมาะสมที่สุด
7.1 กลไกการสูญเสียความถี่สูง
การสูญเสียสัญญาณเพิ่มขึ้นอย่างมากตามความถี่เนื่องจากผลกระทบทางกายภาพหลายประการ การสูญเสียไดอิเล็กทริกเกิดจากการโพลาไรเซชันของโมเลกุลในวัสดุพื้นผิว เมื่อสนามไฟฟ้าสั่นด้วยความถี่ RF ไดโพลในวัสดุจะพยายามจัดเรียงตัวให้สอดคล้องกับสนาม ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน การสูญเสียนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับปัจจัยการสูญเสีย: การเพิ่ม Df เป็นสองเท่าจะทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าโดยประมาณ ที่ 28 GHz ใน FR-4 มาตรฐาน (Df ≈ 0.020) การสูญเสียไดอิเล็กทริกอาจเกิน 1.5 dB ต่อนิ้ว ในขณะที่ Rogers RO3003 (Df ≈ 0.001) มีการสูญเสียต่ำกว่า 0.3 dB ต่อนิ้วภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน การสูญเสียตัวนำเพิ่มขึ้นตามรากที่สองของความถี่เนื่องจากปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ กระแสความถี่สูงจะกระจุกตัวอยู่ใกล้พื้นผิวตัวนำ ทำให้ความต้านทานประสิทธิผลเพิ่มขึ้น
7.2 การออกแบบ Via สำหรับการใช้งานคลื่นมิลลิเมตร
ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานของรูทะลุ (via) ที่ยื่นเลยชั้นที่สัญญาณออกมา จะสร้างโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่สะท้อนสัญญาณที่ความถี่เฉพาะ ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานนี้ทำหน้าที่เหมือนสายส่งสัญญาณลัดวงจร ซึ่งเรโซแนนซ์ที่ความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ทำให้เกิดการสะท้อนสูงสุด ที่ความถี่ 28 GHz และความหนาของแผ่นวงจร 50 มิลลิเมตร แม้แต่ส่วนที่ยื่นออกมาเพียง 15 มิลลิเมตรก็อาจสร้างเรโซแนนซ์ที่เป็นปัญหาได้ วิธีแก้ปัญหา ได้แก่ การเจาะรูด้านหลังเพื่อกำจัดส่วนที่ยื่นออกมา หรือการใช้รูทะลุแบบปิด/ฝังที่สิ้นสุดที่ชั้นสัญญาณพอดี
รูปที่ 9 – แผงวงจรพิมพ์แบบเจาะรูด้านหลัง (Back Drilled PCB via)
สรุป
การออกแบบโครงสร้าง PCB 5G ที่ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องอาศัยความเชี่ยวชาญจากหลายสาขา เช่น วัสดุศาสตร์ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า กระบวนการผลิต และการจัดการความร้อน แนวทางที่นำเสนอในบทความนี้ ตั้งแต่การเลือกวัสดุ กลยุทธ์การต่อสายดิน ไปจนถึงการควบคุมอิมพีแดนซ์ เป็นกรอบการทำงานที่ครอบคลุมสำหรับการสร้าง PCB 5G คุณภาพสูง
การออกแบบ 5G ที่เน้นประสิทธิภาพ
ผลลัพธ์ที่สำคัญได้แก่:
1. การเลือกใช้วัสดุมีผลต่อประสิทธิภาพและต้นทุน ควรใช้แผ่นลามิเนตความถี่สูงในส่วนที่จำเป็น และใช้ FR-4 ในส่วนอื่นๆ
2. การจัดเรียงชั้นแบบสมมาตรโดยใช้ระนาบอ้างอิงที่เหมาะสมเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ 3. ความสมบูรณ์ของระนาบกราวด์และการเชื่อมต่อผ่านรู (via stitching) เป็นตัวกำหนดความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ระดับมิลลิเมตรเวฟ (mmWave)
4. การควบคุมอิมพีแดนซ์ต้องอาศัยการควบคุมความหนาของฉนวนไฟฟ้าอย่างแม่นยำและการตรวจสอบความถูกต้องของตัวแก้ปัญหาภาคสนาม
5. การร่วมมือกับผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยป้องกันการแก้ไขงานที่เสียค่าใช้จ่ายสูง
ในขณะที่เทคโนโลยี 5G ยังคงพัฒนาไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นและความซับซ้อนที่มากขึ้น ขั้นตอนและวิธีการที่กล่าวไว้ในที่นี้ยังคงเป็นพื้นฐานสำคัญ ไม่ว่าคุณจะออกแบบผลิตภัณฑ์ 5G ตัวแรกหรือปรับปรุงแพลตฟอร์มที่มีอยู่ การลงทุนเวลาในการปรับปรุงโครงสร้างจะให้ผลตอบแทนที่ดีในด้านประสิทธิภาพของระบบ ผลผลิตในการผลิต และระยะเวลาในการออกสู่ตลาด
