1. ifihan
1.1 Awọn Ipenija Iyika 5G ati PCB
Ìgbékalẹ̀ ìmọ̀ ẹ̀rọ alailowaya 5G kárí ayé dúró fún ìyípadà pàtàkì jùlọ nínú àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ láti ìgbà tí 4G LTE ti dé. Ó ń ṣiṣẹ́ káàkiri àwọn ẹ̀gbẹ́ ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ méjì tí ó yàtọ̀ síra ní ìsàlẹ̀ 6 GHz fún ìbòjú gbígbòòrò àti àwọn ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ millimeter (mmWave) tí ó wà láti 24 sí 77 GHz fún ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ gíga púpọ̀.
Gbigbe data iyara awọn nẹtiwọọki 5G nilo deedee ti ko ni iṣaaju ninu apẹrẹ Circuit Board ti a tẹjade (PCB). Ko dabi awọn ohun elo PCB ibile, awọn eto 5G gbọdọ ṣakoso awọn igbohunsafẹfẹ ifihan agbara nibiti awọn abawọn apẹrẹ kekere paapaa le fa ibajẹ iṣẹ ṣiṣe ti o buruju.
Gẹ́gẹ́ bí ìwádìí ilé iṣẹ́, a ti ṣe àyẹ̀wò pé ọjà ètò 5G kárí ayé yóò ju $47.7 bilionu lọ ní ọdún 2027, èyí tí yóò mú kí ìbéèrè ńlá wá fún àwọn ojútùú PCB tó ga jùlọ. Ìdàgbàsókè yìí ń dá àwọn àǹfààní àti ìpèníjà sílẹ̀ fún àwọn apẹ̀ẹrẹ PCB tí wọ́n gbọ́dọ̀ mọ ìbáṣepọ̀ tó díjú láàárín àwọn ohun ìní ohun èlò, ìṣètò fẹlẹfẹlẹ, àti ìwà àmì ní àwọn ìgbà redio. Ìyípadà láti 4G sí 5G kì í ṣe àtúnṣe díẹ̀díẹ̀ lásán, ó nílò àtúnyẹ̀wò pàtàkì ti PCB stack up architecture.
Àwòrán 1 – ìpele ìfojúsùn pẹ̀lú àwọn ìpele sub-6 GHz àti mmWave tí a fihàn
1.2 Ipa Pataki ti Apẹrẹ Ikojọpọ ninu Iṣẹ 5G
PCB náà kó àwọn ìṣètò tí a ṣètò dáradára ti àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ bàbà, àwọn ohun èlò dielectric, àti àwọn ohun èlò pàtàkì jọ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ tí gbogbo ìdúróṣinṣin àmì 5G sinmi lé lórí. Ní àwọn ìgbàkúgbà mmWave, agbára itanna máa ń hùwà gẹ́gẹ́ bí ìlànà tí ó dàbí ohun tí kò bá òye mu sí àwọn apẹ̀ẹrẹ tí ó mọ̀ nípa àwọn ohun èlò ìgbóná-ì ...
Àwọn ẹ̀yà ara bíi nípasẹ̀ àwọn ìdènà àti àwọn ìdènà ìtọ́sọ́nà tí kò ṣe pàtàkì ní 1 GHz di àwọn orísun pàtàkì ti ìyípadà àmì àti àdánù ní 28 GHz.
Àkójọpọ̀ PCB 5G tí a ṣe ní ọ̀nà tó tọ́ gbọ́dọ̀ kojú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun tí ó ń díje ní àkókò kan náà: ìdènà tí a ṣàkóso láti dènà àwọn àtúnṣe àmì, pípadánù ìfàmọ́ra díẹ̀ láti pa agbára àmì mọ́, ààbò ìdènà oníná mànàmáná (EMI) tí ó munadoko láti dènà ìjíròrò láàárín àwọn iyika, àti ìṣàkóso ooru tí ó lágbára láti tú ooru kúrò láti inú àwọn amplifiers RF tí agbára ń pa. Ìṣètò àkójọpọ̀ náà ní ipa lórí ọ̀kọ̀ọ̀kan àwọn paramita wọ̀nyí ní tààrà, èyí tí ó sọ ọ́ di ìpinnu pàtàkì jùlọ nínú gbogbo ìlànà ìṣètò PCB 5G.
2. Lílóye Àwọn Ohun Tí A Nílò fún 5G PCB
2.1 Ìrísí Ìgbohùngbà Ìgbohùngbà 5G àti Àwọn Àmì Ìfihàn
Àwọn ìdìpọ̀ kékeré 6 GHz: Ìpìlẹ̀ fún Ìbòjútó Ibigbogbo
Ìwọ̀n ìpele GHz kékeré-6, tó ní àwọn ìpele láti 600 MHz sí 6 GHz, dúró fún ìpele ìbòjú 5G. Àwọn ìpele ìsàlẹ̀ wọ̀nyí ń pèsè àwọn ànímọ́ ìdàgbàsókè tó yẹ fún ìfilọ́lẹ̀ nẹ́tíwọ́ọ̀kì agbègbè tó gbòòrò, wọ́n ń fúnni ní ìtẹ̀síwájú ilé tó dára àti ìpele tó gùn ju mmWave lọ. Láti ojú ìwòye ìṣètò PCB, àwọn àmì ìpele-6 GHz ń gbé àwọn ìpèníjà díẹ̀ kalẹ̀ tó le koko ju 4G LTE lọ ṣùgbọ́n wọn kò le koko ju àwọn ohun èlò mmWave lọ.
Àwọn Ìbádọ́gba mmWave (24-77 GHz): Àwọn Ohun Tí Ó Yẹ Kí Ó Pàtàkì Jùlọ Ìgbì 5G milimita, tí ó ń ṣiṣẹ́ ní pàtàkì ní àwọn ìpele 24 GHz, 28 GHz, 39 GHz, àti 77 GHz, ń ti ìmọ̀-ẹ̀rọ PCB dé ààlà rẹ̀. Ní 28 GHz, ìgbì gígun omi nínú àwòṣe Rogers RO4350B laminate (Dk = 3.48) wọn 5.7 mm péré. Èyí túmọ̀ sí wípé ìgbì gígun omi ìdá mẹ́rin kan ń gùn gígùn ìró ohùn pàtàkì kan ní 1.4 mm péré. Àwọn ìgbì gígun omi oníhò tí a fi bò, tí ó sábà máa ń fi àwọn ìdì 2-3 mm sílẹ̀, di àwọn ìró ohùn parasitic pàtàkì tí ó lè ba ìdúróṣinṣin àmì jẹ́ pátápátá.
Àwòrán 2 – Àfiwé gígùn tó ṣe kedere tó ń fi àwọn ìwọ̀n ara hàn
2.2 Àwọn Pílámítà Oníná Pàtàkì fún Àwọn Ìkójọpọ̀ 5G
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn pàrámítà iná mànàmáná ló ń darí iṣẹ́ PCB 5G, èyí tí ó nílò àkíyèsí kíákíá nígbà tí a bá ń ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀. Ìdúró dielectric (Dk tàbí εr) ló ń pinnu iyàrá ìdàgbàsókè àmì àti àwọn iye impedance tí a ṣàkóso. Fún àwọn ohun èlò 5G, ìdúróṣinṣin Dk lórí ìgbòkègbodò àti iwọ̀n otútù jẹ́ pàtàkì. Ohun èlò tí Dk bá yàtọ̀ síra ní 5% lórí iwọ̀n otútù yóò fa àwọn ìyípadà impedance tí ó ń mú àwọn àtúnṣe jáde àti ìbàjẹ́ ìdúróṣinṣin àmì nínú àwọn iyika RF tí ó péye.
Ìfàmọ́ra ìtújáde (Df), tí a tún ń pè ní tangent àdánù (tan δ), ń ṣe ìṣírò àwọn àdánù dielectric. FR-4 tí ó wà ní ìwọ̀n déédéé ń ṣe àfihàn àwọn ìwọ̀n Df ti 0.015-0.020 ní 10 GHz, nígbà tí àwọn ohun èlò tí ó ní agbára gíga bíi Rogers RO3003 ń ṣe àṣeyọrí 0.0010 ní ìgbì kan náà ní ìdàgbàsókè 15-20x.
Ìfarada ìdarí ìdènà ìdènà máa ń ṣòro gidigidi fún àwọn ohun èlò 5G. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ±10% ìfarada ìdènà ìdènà lè tó fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò, àwọn iyika RF 5G sábà máa ń nílò ±5% tàbí ìdarí tó lágbára jù.
| awọn ohun elo ti | aisi-itanna Díẹ̀díẹ̀ (Dk) | wọbia ifosiwewe (Df) | Ohun elo to dara julọ |
| FR-4 Standard | 4.2-4.5 @ 1GHz | 0.015-0.020 | Digital, sub-6 GHz kii ṣe pataki |
| Rogers RO4350B | 3.48 @ 10GHz | 0.0037 | Sub-6 GHz RF, mmWave ti o munadoko iye owo |
| Rogers RO3003 | 3.00 @ 10GHz | 0.0010 | Awọn ibudo ipilẹ mmWave ti o ga julọ |
| RT/duroid 5880 | 2.20 @ 10GHz | 0.0009 | Pípàdánù tó kéré gan-an >20 GHz, àwọn ìpele ìpele |
Táblì 1: Ìfiwéra ohun èlò laminate onígbà púpọ̀ fún àwọn ohun èlò PCB 5G
2.3 Awọn ibeere ti ara ati ooru
Àwọn PCB 5G sábà máa ń nílò àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ bàbà 10-16 láti bá àwọn ohun tí ó nílò fún àwọn transceivers RF òde òní, àwọn ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ baseband, àwọn iyika ìṣàkóso agbára, àti àwọn ìsopọ̀ oní-nọ́ńbà tí ó ní í ṣe pẹ̀lú rẹ̀ mu. Ìmọ̀-ẹ̀rọ ìbánisọ̀rọ̀pọ̀ gíga (HDI) tí ó ní àwọn microvia tí ó kéré tó 0.1 mm ní ìwọ̀n ìlà, àwọn vias afọ́jú àti tí a sin, àti ìsopọ̀ èyíkéyìí ní ìwọ̀nba di pàtàkì fún àṣeyọrí ìwọ̀n èròjà tí ìṣọ̀kan ètò 5G ń béèrè fún nígbà tí ó ń ṣe àkóso àwọn ipa ọ̀nà àmì ìdènà tí a ṣàkóso.
Ìṣàkóso ooru ń gbé àwọn ìpèníjà pàtàkì kalẹ̀ nínú àwọn àpẹẹrẹ 5G. Àwọn amúlọ́pọ̀ agbára nínú àwọn ohun èlò ibùdó ìpìlẹ̀ lè tú 50-100 watts ká, èyí tí yóò mú kí àwọn ibi tí ó wà ní àgbègbè wọn dé 85-100°C nígbà tí wọ́n bá ń ṣiṣẹ́. Ohun èlò PCB gbọ́dọ̀ ní agbára ìdarí ooru tó tó (≥1.5 W/m·K) láti tan ooru yìí ká gbogbo agbègbè náà kí ó sì gbé e lọ sí àwọn ibi ìtọ́jú ooru tàbí àwọn ètò ìṣàkóso ooru. Ìdènà ooru gíga, tí a wọ̀n gẹ́gẹ́ bí Relative Thermal Index (RTI) ti ≥150°C, ń rí i dájú pé ohun èlò dúró ṣinṣin lábẹ́ àwọn ipò iṣẹ́ tí ó dúró ṣinṣin.
Ìfaradà iṣẹ́ ṣíṣe máa ń mú kí àwọn PCB 5G lágbára sí i. Ìpéye ìforúkọsílẹ̀. Ìpéye ìtòlẹ́sẹẹsẹ láàárín àwọn ìpele bàbà gbọ́dọ̀ dé ±75 μm (±3 mil) tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ fún àwọn ohun èlò mmWave, ní ìfiwéra pẹ̀lú ±150 μm fún àwọn àwòrán ìbílẹ̀.
3. Yíyan Ohun èlò fún 5G Stack-Ups
3.1 Awọn Ohun elo Laminate Igbohunsafẹfẹ Giga
Awọn Ohun elo Rogers: Iwọn Ile-iṣẹ fun Iṣẹ RF
Àwọn laminates onígbà púpọ̀ ti Rogers Corporation ti di ìwọ̀n de facto fún àwọn ohun èlò PCB 5G, wọ́n ń fúnni ní àwọn ohun ìní dielectric tí a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ dáadáa tí ó dúró ṣinṣin ní gbogbo ìgbà tí ó gbòòrò àti ìwọ̀n otútù. Ètò RO4000, pàápàá jùlọ RO4350B, ń ṣe àtúnṣe tó dára láàárín iṣẹ́ RF àti ìṣelọ́pọ́. Pẹ̀lú àìyípadà dielectric ti 3.48 ±0.05 àti ìpín ìtújáde ti 0.0037 ní 10 GHz, RO4350B ń pèsè ìṣàkóso impedance tí a lè sọtẹ́lẹ̀ nígbà tí ó ń lo àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ FR-4 tí kò ṣe pàtàkì nípasẹ̀ àwọn ìtọ́jú tàbí àwọn pàrámítà ìlù tí a yípadà tí a nílò.
Fún àwọn ohun èlò tí ó nílò àdánù díẹ̀, jara RO3000 ń ṣe iṣẹ́ tó tayọ. RO3003, pẹ̀lú ìkọ́lé PTFE tí a fi seramiki ṣe, ó ṣe àṣeyọrí Df ti 0.0010 àti Dk ti àwọn ohun ìní 3.00 tí ó dúró ṣinṣin láti 10 MHz sí 40 GHz. Ohun èlò yìí tayọ̀ nínú àwọn àpẹẹrẹ amplifier agbára ibùdó ìpìlẹ̀ àti àwọn ohun èlò mìíràn níbi tí gbogbo ìdá mẹ́wàá dB ti àdánù ìfisí ní ipa lórí iṣẹ́ ètò. Ìyípadà náà wá nínú iye owó ohun èlò tí ó ga jù (nígbà gbogbo 3-5x RO4350B) àti àwọn ohun tí ó nílò iṣẹ́ ṣíṣe tí ó le koko jù.
Àwòrán 3 – Ìwòran àgbékalẹ̀ ti ìkọ́lé laminate Rogers RO4350B tí ó fi fọ́ọ̀lì bàbà, ètò resini, àti ìfàmọ́ra dígí hàn
3.2 FR-4 ninu Awọn Ohun elo 5G: Lílóye Awọn Idiwọn
FR-4 boṣewa ṣì ṣeé ṣe fún àwọn apá pàtó ti àwọn apẹẹrẹ 5G, pàápàá jùlọ àwọn apá ìṣiṣẹ́ àmì oní-nọ́ńbà, àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì pínpín agbára, àti àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ RF tí àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ RF kò le koko. FR-4 òde òní tí ó ga jùlọ láti ọ̀dọ̀ àwọn olùpèsè bíi Shengyi, Panasonic, àti ITEQ lè ṣe àṣeyọrí àwọn iye Df ti 0.012-0.015 ní 5 GHz nígbà tí a bá ń lo àwọn ètò resini àti àwọn ohun èlò ìfúnni ní gíláàsì tí ó yẹ.
itẹwọgba fun ọpọlọpọ awọn ipa ọna ifihan agbara ti o wa ni isalẹ-6 GHz.
Sibẹsibẹ, awọn idiwọn FR-4 di kedere ni awọn igbohunsafẹfẹ giga. Dk ti ohun elo naa maa n yatọ nipasẹ ±10% kọja iwọn otutu iṣiṣẹ (-40°C si +85°C), ni akawe pẹlu ±2% fun awọn laminates igbohunsafẹfẹ giga. Iyatọ yii tumọ si awọn iyipada impedance ti o le fa awọn aṣiṣe bit ti o fa nipasẹ afihan ni awọn wiwo oni-nọmba iyara giga ati ibajẹ iṣẹ eto RF. Ni afikun, imuduro gilasi FR-4 ṣẹda awọn iyipada agbegbe ni Dk ti o munadoko 'ipa weave okun' eyiti o di iṣoro fun awọn ami ti n ṣiṣẹ ni awọn igun oblique si apẹrẹ okun gilasi.
3.3 Àwọn Ọgbọ́n Ìkójọpọ̀ Àdàpọ̀: Ṣíṣe Àṣeyọrí Iṣẹ́ àti Iye Owó
Àwọn àkójọpọ̀ àdàpọ̀ tí ó so àwọn laminates onígbà púpọ̀ pọ̀ mọ́ FR-4 ń fúnni ní ọ̀nà tó dára láti ṣe àtúnṣe iṣẹ́ àti iye owó nínú àwọn àwòrán 5G tó díjú. Ètò pàtàkì náà gbé àwọn ohun èlò tí ó gbowólórí tí ó lè dínkù díẹ̀ sí i níbi tí àwọn àmì RF bá ń lọ, nígbà tí ó ń lo FR-4 tó lówó fún àwọn àkójọpọ̀ inú tí ó ń gbé àwọn àmì oní-nọ́ńbà, ìpínkiri agbára, àti ìtìlẹ́yìn ẹ̀rọ. Àkójọpọ̀ àdàpọ̀ tí ó wọ́pọ̀ lè lo Rogers RO4350B fún àwọn àkójọpọ̀ méjì tí ó wà lóde (L1 àti L12 nínú àwòrán oní-12) níbi tí àwọn ìlà ìgbéjáde microstrip RF wà, pẹ̀lú àwọn kọ́ọ̀bù FR-4 tí ó ní àwọn àkójọpọ̀ inú.
Àwòrán 4 – Àwòrán àgbélébùú ti àkójọpọ̀ àdàpọ̀ onípele 12 tí ó ń fi àwọn ìpele òde Rogers RO4350B hàn fún àwọn àmì RF
4. Awọn ọgbọn Iṣeto Layer fun 5G
4.1 Àwọn Ìlànà Ìkójọpọ̀ Pàtàkì
Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í lo àwọn ìṣètò ìpele pàtó kan, ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlànà pàtàkì ló ń darí gbogbo àwọn àgbékalẹ̀ ìdìpọ̀ PCB 5G ọ̀jọ̀gbọ́n. Ìṣọ̀kan ni a gbé kalẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ohun tó ṣe pàtàkì jùlọ nínú iṣẹ́ ṣíṣe: ìdìpọ̀ gbọ́dọ̀ wà ní ìwọ̀n tó wà ní àárín pákó náà láti dènà ogun nígbà tí a bá ń fi lamination àti ooru cycling. Èyí túmọ̀ sí wí pé ìwọ̀n bàbà, àwọn ìwúwo mojuto, àti iye prepreg bá ara wọn mu ní àwọn ẹ̀gbẹ́ kejì ti àárín pákó náà. Pákó tí ó ní bàbà tó wúwo ní ẹ̀gbẹ́ kan yóò tẹrí ba bí ìdìpọ̀ ọdún lẹ́yìn tí ó bá tún fi so ó, èyí tí kò sì ṣeé gbà fún àwọn àkójọpọ̀ RF tó péye.
Ìdúró ọkọ̀ òfurufú ìtọ́kasí ṣe pàtàkì bákan náà: gbogbo ìpele àmì gbọ́dọ̀ ní ilẹ̀ tàbí ọkọ̀ òfurufú agbára tí kò ní ìdádúró tí ó wà lẹ́gbẹ̀ẹ́ rẹ̀. Èyí ń pèsè ipa ọ̀nà ìpadàbọ̀ inductance tí àwọn àmì ìgbóná gíga nílò nígbàtí ó ń dáàbò bo ìpele àmì náà kúrò lọ́wọ́ ìdènà ní àkókò kan náà.
Sísopọ̀ àwọn fẹlẹfẹlẹ níí ṣe pẹ̀lú ṣíṣàkójọ àwọn fẹlẹfẹlẹ àmì nípasẹ̀ iṣẹ́ àti àwọn ohun tí a nílò láti fi iná mànàmáná ṣe. Àwọn bata ìyàtọ̀ iyara gíga yẹ kí ó máa rìn lórí ipele kan náà, pẹ̀lú ìbáramu gígùn tí a ṣe nípasẹ̀ ipa ọ̀nà serpentine dípò pípín àwọn bata pọ̀ káàkiri àwọn fẹlẹfẹlẹ. Àwọn fẹlẹfẹlẹ àmì RF sábà máa ń gba àwọn fẹlẹfẹlẹ òde níbi tí a ti lè lò wọ́n gẹ́gẹ́ bí àwọn ìlà gbigbe microstrip, èyí tí ó ń pèsè ìwọlé tí ó rọrùn fún ṣíṣe àtúnṣe àti ṣíṣàtúnṣe.
4.2 Ìkójọpọ̀ Àwọn Fẹ́ẹ̀lì 8: Ibùdó ìwọlé fún Àwọn Apẹẹrẹ 5G
Àkójọpọ̀ ìpele 8 dúró fún iye ìpele tó kéré jùlọ fún àwọn ohun èlò 5G ìpìlẹ̀ bíi àwọn ẹ̀rọ IoT, àwọn rédíò sẹ́ẹ̀lì kékeré, tàbí àwọn modulu RF sub-6 GHz tí ó rọrùn. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó ní ààlà ní ìfiwéra pẹ̀lú iye ìpele gíga, ètò ìpele 8 tí a ṣe dáradára lè ṣe àtìlẹ́yìn fún àwọn àwòrán tí ó díjú díẹ̀ pẹ̀lú ìlànà ìtọ́sọ́nà tí ó ṣọ́ra àti gbígbé àwọn ẹ̀yà ara kalẹ̀.
Iṣeto Awọn Layer 8 ti a ṣeduro:
∙ Ipele 1: Ifihan RF & Iyara Giga Pataki (microstrip, 50Ω)
∙ Ipele 2: Ipele Ilẹ (ipadabọ RF akọkọ)
∙ Ipele 3: Awọn ifihan agbara oni-nọmba iyara giga (ila ila, iyatọ 50Ω tabi 100Ω) ∙ Ipele 4: Ipele Agbara (+3.3V, pipin +1.8V)
∙ Ipele 5: Ipele Agbara (aworan: +3.3V, +1.8V pipin)
∙ Ipele 6: Awọn ifihan agbara oni-nọmba iyara giga (ila ila, orthogonal si L3)
∙ Ipele 7: Ipele Ilẹ (ipadabọ keji)
∙ Ipele 8: Ifihan RF & Iyara Giga Pataki (microstrip, 50Ω)
Iṣeto yii pese simmetry (awọn digi L1-L2-L3-L4 L8-L7-L6-L5), rii daju pe gbogbo fẹlẹfẹlẹ ifihan agbara ni plane itọkasi nitosi, ati pe o gbe awọn plane agbara si aarin nibiti capacitance wọn ṣe iranlọwọ fun decoupling julọ. Awọn sisanra dielectric deede le jẹ: L1-L2 = 6 mils (RO4350B fun RF), L2-L3 = 8 mils (mojuto), L3-L4 = 14 mils (prepreg), L4-L5 = 20 mils (mojuto), ti a ṣe afihan si L8 ni ibamu.
4.3 Ìkójọpọ̀ Àwọn Fẹ́ẹ̀lì 12: Àwọn Ohun Èlò 5G Tó Tẹ̀síwájú
Fún àwọn modulu ibùdó ìpìlẹ̀ ètò 5G tó gbajúmọ̀, àwọn àkójọ eriali MIMO ńláńlá, tàbí àwọn fóònù alágbéka tó ga jùlọ, àkójọpọ̀ onípele 12 ló ń pèsè ìwọ̀n ipa ọ̀nà àti iṣẹ́ ìdúróṣinṣin àmì tí a nílò fún àwọn àbájáde tó dára jùlọ.
ìyàsọ́tọ̀ pátápátá ti àwọn apá RF, digital, àti power nígbàtí ó ń pèsè ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ọkọ̀ ojú omi ilẹ̀ fún ààbò tó ga jùlọ.
Iṣeto Ipele 12 ti a ṣe iṣapeye fun mmWave:
∙ Ipele 1: Ipele Ifihan RF Ipele A (awọn ifunni eriali mmWave, microstrip 50Ω) ∙ Ipele 2: Ipele Ilẹ A (idapada RF akọkọ, 1 oz Cu)
∙ Ipele 3: Ipele ifihan agbara RF Ipele B (awọn ipa ọna RF keji, laini ila 50Ω)
∙ Ipele 4: Ipele Ilẹ B (ipinya RF ati ipadabọ, 1 oz Cu)
∙ Ipele 5: Ipele Agbara A (agbara RF: +5V ipese PA, 2 oz Cu)
∙ Ipele 6: Digital iyara giga (SerDes, DDR, PCIe stripline)
∙ Ipele 7: Digital iyara giga (ọna itọka orthogonal si L6)
∙ Ipele 8: Ipele Agbara B (Agbara oni-nọmba: +3.3V, +1.8V, +1.2V pipin, 2 oz Cu) ∙ Ipele 9: Ipele Ilẹ C (idapada oni-nọmba ati aabo, 1 oz Cu)
∙ Ipele 10: Awọn ifihan agbara iyara kekere ati itọsọna (iṣakoso, I2C, SPI)
∙ Ipele 11: Ipele Ilẹ D (ipele aabo ikẹhin, 1 oz Cu)
∙ Ipele 12: Ipele Ifihan RF C (RF keji, ipo paati, microstrip 50Ω) Iṣeto SGSGPSSPGSGS yii pese iṣẹ ṣiṣe ti o tayọ: awọn ọkọ oju omi ilẹ mẹrin lọtọ ṣẹda awọn idena aabo pupọ, awọn fẹlẹfẹlẹ RF ti ya sọtọ patapata kuro ninu ariwo iyipada oni-nọmba, ati ọna ipa ọna RF stripline lori L3 nfunni ni aabo ti o tayọ fun awọn ipa ọna ti o ni imọlara. Ikojọpọ naa n ṣetọju ibamu nipa ọkọ oju omi aarin L6-L7.
Àwòrán 5 – Àlàyé nípa àkójọpọ̀ PCB 5G onípele 12 tó ń fi àwọn ìwúwo ìpele, ìwọ̀n bàbà, àti àmì/ìpele hàn
5. Àwọn ọ̀nà ìfìdíkalẹ̀ ilẹ̀ fún àwọn PCB 5G
5.1 Àwọn Ìpìlẹ̀ Ìpìlẹ̀ fún Apẹrẹ Ìgbohùn-gíga
Ní àwọn ìgbà tí ó ga, ilẹ̀ kìí ṣe ibi ìtọ́kasí òdo-fóltéèjì lásán ni, ṣùgbọ́n ó jẹ́ ètò onínámọ́ná tí ó díjú tí ìwà rẹ̀ ń darí iṣẹ́ ìdúróṣinṣin àmì. Ìlànà pàtàkì náà: àwọn ìṣàn padà onígbà gíga máa ń ṣàn tààrà lábẹ́ àwọn àmì ìtọ́kasí wọn, tí wọ́n ń tẹ̀lé ipa ọ̀nà àìlèdènà tó kéré jùlọ. Ọ̀nà yìí kò sinmi lórí ìdènà DC ṣùgbọ́n lórí àwọn ìṣàn padà inductance tí ó ń darí ní ti ara wọn ní agbègbè ìsopọ̀ pápá oofa tí ó pọ̀ jùlọ pẹ̀lú olùdarí àmì.
Ipa awọ ara ni awọn igbohunsafẹfẹ mmWave tumọ si pe awọn ṣiṣan pada n ṣàn nikan ni awọn ọgọrun nanometers oke ti oju ilẹ. Eyi jẹ ki ipari oju ilẹ ati agbara oxidation ṣe pataki iyalẹnu, copper ti o bajẹ ṣe afihan resistance RF ti o ga ju copper didan lọ. Fun idi eyi, ọpọlọpọ awọn apẹẹrẹ ṣe alaye awọn ipari oju ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) lori awọn ipele ilẹ ni awọn agbegbe RF pataki, laibikita afikun inductance ti fẹlẹfẹlẹ nickel ṣe.
5.2 Ìmúṣe Pẹpẹ Ilẹ̀ Gíga
Ilẹ̀ tí kò tíì fọ́ tí ó ń lọ lọ́wọ́lọ́wọ́ dúró fún ohun pàtàkì jùlọ nínú gbogbo ìdìpọ̀ PCB onígbà púpọ̀. Ronú nípa ilẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ohun tí ó ń pèsè ojú adágún tí ó mọ́lẹ̀ dáadáa fún àwọn ìṣàn omi tí ń padà láti ṣàn èyíkéyìí ìdènà (òfo, ihò, gé-jáde) tí ó ń dá ìrúkèrúdò tí ń tan agbára jáde tí ó sì ń ṣàfihàn àwọn àmì. Fún àwọn ohun èlò 5G, ìdúróṣinṣin ilẹ̀ kò ṣeé dúnàádúrà: gbogbo ilẹ̀ yẹ kí ó nà láti etí dé etí pákó pẹ̀lú àwọn ìdádúró díẹ̀.
Nígbà tí ìpínyà ilẹ̀ bá di ohun tí a kò lè ṣàìṣeéṣe bóyá láti ya àwọn apá analog àti oni-nọ́ńbà sọ́tọ̀, tàbí láti ṣẹ̀dá ìtura ooru ní àyíká àwọn ihò ìsopọ̀, lo àwọn capacitors ìrán láti dí àlàfo náà. Gbé 0.1 μF tàbí àwọn capacitors kéékèèké sí àárín 1-2 ínṣì ní ẹ̀gbẹ́ ìpínyà náà, kí o sì pèsè AC kukuru ní àwọn ìgbà RF nígbà tí o ń ṣe àkóso ìyàsọ́tọ̀ DC. Má ṣe darí àwọn àmì iyara gíga tàbí RF kọjá àwọn ìpínyà ilẹ̀; tí àmì kan bá gbọ́dọ̀ kọjá ìpínyà kan, darí rẹ̀ ní ìdúróṣinṣin láti dín agbègbè ìlopo náà kù kí o sì fi ilẹ̀ kún un nípasẹ̀ ojú ibi tí ó wà lẹ́gbẹ̀ẹ́ ibi ìkọjá náà.
5.3 Nípasẹ̀ Rírán àti Àwọn Ọ̀nà Ìmọ́lẹ̀ fún Ìgbóná Ilẹ̀
Nípa rírán ọ̀nà tí a fi ń lo àwọn ọ̀nà ìtẹ̀sí láti so àwọn ọ̀nà ìtẹ̀sí ilẹ̀ pọ̀ láàárín àwọn ìpele náà wà lára àwọn apá pàtàkì jùlọ tí a fi ń lo PCB 5G. Ní àwọn ìgbàkúgbà mmWave, ìtẹ̀sí ìsopọ̀ ilẹ̀ kúkúrú pàápàá di ohun pàtàkì. Ìwọ̀n ìbúgbà 10 mill kan nípasẹ̀ pákó tí ó nípọn 62 mill fi ìwọ̀n inductance tí ó tó 0.7 nH hàn bí ohun tí kò ṣe pàtàkì, ṣùgbọ́n ní 28 GHz èyí dúró fún ìdènà tí ó tó 123 ohms, tí ó tó láti ba àwọn ìsopọ̀ ilẹ̀ onígbàkúgbà gíga jẹ́ gidigidi.
Ojutu naa wa ni afiwe nipasẹ awọn arrays. Lilo awọn vias mẹrin ni afiwe dinku inductance ti o munadoko nipa iwọn 4x (ti o ṣe iṣiro fun awọn ipa inductance ti ara ẹni), ti o mu impedance asopọ wa si awọn ipele ti o ṣe itẹwọgba diẹ sii. Fun awọn paati RF pataki, gbe awọn vias ilẹ 3-4 lẹsẹkẹsẹ nitosi pin ilẹ kọọkan, ti o so pọ mọ eyiti o sunmọ julọ.
Gbé àwọn ọ̀nà ìsàlẹ̀ tó lágbára sí i. Fi ààyè gba àwọn ọ̀nà wọ̀nyí nítòsí ẹ̀ka náà bí ó ti ṣeé ṣe tó, tí ó fi jẹ́ pé àwọn ọ̀nà kúkúrú ṣe pàtàkì.
Àwòrán 6 – Ìwòran òkè ti ìṣètò PCB tí ó hàn nípasẹ̀ àpẹẹrẹ ìránṣọ ní àyíká
6. Iṣakoso Impedance ninu Awọn akopọ 5G
6.1 Àwọn Ìpìlẹ̀ Ìdènà Agbára Tí A Ṣàkóso
Impedance tí a ṣàkóso dúró fún ìpìlẹ̀ iyàrá gíga àti ìdúróṣinṣin àmì RF. Nígbà tí orísun àmì kan, ipa ọ̀nà ìfiranṣẹ́, àti ìparí gbogbo wọn bá ní ìdènà ànímọ́ kan náà, agbára ń gbéra láti orísun sí ẹrù láìsí ìyípadà. Àìbáramu ìdènà máa ń fa kí àwọn apá kan àmì náà tàn padà sí orísun náà, ó ń ṣẹ̀dá ìgbì tí ó dúró, ìró, àti ìdènà àárín àmì tí ó ń ba àwọn àmì oní-nọ́ńbà jẹ́ tí ó sì ń ba iṣẹ́ ètò RF jẹ́.
Fún àwọn ohun èlò 5G, impedance onípele kan ṣoṣo ti 50-ohm ti di ìwọ̀n gbogbogbò fún àwọn ẹ̀rọ RF àti makirowefu. Iye yìí jáde láti inú ìṣelọ́pọ́ láàrín agbára mímú agbára àti pípadánù nínú àwọn okùn coaxial, àti gbogbo àwọn asopọ̀ RF, ohun èlò ìdánwò, àti àwọn èròjà gbà pé àwọn ètò 50-ohm ni ó ga.
Àwọn ìsopọ̀ oní-nọ́ńbà iyara sábà máa ń lo bóyá 50-ohm síngle-end (fún àwọn àmì onípele-kan bíi aago) tàbí 100-ohm differential impedance (fún àwọn oríṣiríṣi bíi MIPI, PCIe, àti USB).
6.2 Iṣeto Microstrip fun Awọn ifihan agbara RF
Microstrip àmì ìtọ́kasí lórí ìpele òde pákó náà pẹ̀lú ìpele ilẹ̀ lórí ìpele inú tí ó wà ní ẹ̀gbẹ́ rẹ̀ dúró fún ìṣètò ìlà ìgbékalẹ̀ tí ó wọ́pọ̀ jùlọ fún àwọn iyika RF.
Àmì ìdánimọ̀ ti microstrip kan da lori iwọn ila opin (W), giga loke ilẹ (H), sisanra bàbà (T), ati iduroṣinṣin dielectric ti ohun elo substrate (εr). Fun isunmọtosi akọkọ, awọn ila ti o gbooro ati awọn dielectric ti o nipọn pọ si impedance, lakoko ti awọn alaimuṣinṣin dielectric ti o ga julọ dinku impedance.
Àpẹẹrẹ ìṣirò microstrip: ṣíṣe àṣeyọrí 50Ω lórí Rogers RO4350B tí ó nípọn 5-mil (εr = 3.48) pẹ̀lú bàbà 1 oz nílò ìwọ̀n ìbú ìtọ́kasí tó tó 11 mil. Ìdènà kan náà lórí dielectric 4-mil nílò ìwọ̀n 8.5 mil tí ó ń fi hàn pé ó ní ìmọ̀lára sí ìwọ̀n dielectric.
Àwòrán 7 – Àwòrán ìpele-apá ti ìrísí ìlà gbigbe microstrip
6.4 Ìdènà Ìyàtọ̀ Pọ́ọ̀mù fún Àwọn Ìrísí Ìyára Gíga
Ìfiranṣẹ́ ì ...
Fún impedance ìyàtọ̀ 100-ohm (ìwọ̀n fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìsopọ̀ oní-nọ́ńbà oníyàtọ̀ gíga), àwọn àpẹẹrẹ tí a sábà máa ń lò àwọn àmì onípele 50-ohm pẹ̀lú ìsopọ̀ tí ó dín impedance ìyàtọ̀ kù sí 100 ohms. Nínú microstrip pẹ̀lú àwọn àmì onípele tí a so pọ̀, ṣíṣe àṣeyọrí ìyàtọ̀ 100-ohm sábà máa ń nílò àlàfo àmì ti 1.5-2× ìwọ̀n àmì náà. Ààlà tí ó le koko mú kí ìsopọ̀ pọ̀ sí i, ó sì tún dín impedance ìyàtọ̀ kù; ààlà tí ó gbòòrò dín ìsopọ̀ kù, ó sì gbé impedance ìyàtọ̀ ga.
| Layer | iṣẹ | iru | Ìwúwo Cu | sisanra | awọn ohun elo ti |
| L1 | RF ifihan agbara | Microstrip 50Ω | 0.5 oz | - | RO4350B |
| L2 | Ilẹ | ofurufu | 1 oz | 5 ẹgbẹrun | mojuto |
| L3 | RF ifihan agbara | Ìlà Stripline 50Ω | 0.5 oz | 6 ẹgbẹrun | Ṣaaju |
| L4 | Ilẹ | ofurufu | 1 oz | 8 ẹgbẹrun | mojuto |
| ... | Aṣamisi | digi | ... | ... | ... |
Táblì 2: Àpẹẹrẹ ìṣètò ìdìpọ̀ 5G ti fẹlẹfẹlẹ 12 (apá kan) tí ó ń fi àwọn ìpele òkè hàn
7. Àwọn Ìrònú Ìdúróṣinṣin Àmì
Ìdúróṣinṣin àmì nínú àwọn PCB 5G ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ara wọn tí ó lè ba iṣẹ́ ètò jẹ́ tí a kò bá ṣàkóso rẹ̀ dáadáa. Lílóye àwọn ọ̀nà ìbàjẹ́ àmì àti àwọn ọ̀nà ìṣètò tí ó ń dín wọn kù ń ya àwọn àwòrán iṣẹ́ kúrò lára àwọn tí ó dára jùlọ.
7.1 Àwọn Ọ̀nà Ìpàdánù Ìgbohùngbà Gíga
Pípàdánù àmì pọ̀ sí i pẹ̀lú ìgbọ̀wọ́ nítorí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ipa ara. Pípàdánù Dielectric máa ń wáyé láti inú ìfọ́mọ́lẹ̀ molecular nínú ohun èlò substrate bí pápá iná mànàmáná ṣe ń yípo ní àwọn ìgbọ̀wọ́ RF, dípoles nínú ohun èlò náà ń gbìyànjú láti bá pápá náà mu, ó ń tú agbára jáde bí ooru. Pípàdánù yìí bá ohun tí ó ń tú jáde mu tààrà: ìlọ́po méjì Df ní ìlọ́po méjì pípàdánù. Ní 28 GHz nínú FR-4 boṣewa (Df ≈ 0.020), pípàdánù dielectric le ju 1.5 dB fún inch kan lọ, nígbà tí Rogers RO3003 (Df ≈ 0.001) ṣe àṣeyọrí àdánù tí ó wà ní ìsàlẹ̀ 0.3 dB fún inch kan lábẹ́ àwọn ipò kan náà. Pípàdánù adarí pọ̀ sí i pẹ̀lú gbòǹgbò onígun mẹ́rin ti ìgbọ̀wọ́ nítorí ipa awọ ara, àwọn ìṣàn ìgbọ̀wọ́ gíga máa ń kórajọ nítòsí àwọn ojú ìdarí adarí, èyí sì ń mú kí resistance tó munadoko pọ̀ sí i.
7.2 Nipasẹ Apẹrẹ fun Awọn Ohun elo mmWave
Nípasẹ̀ àwọn ìdìpọ̀, apá tí a kò lò nínú ihò tí ó kọjá nípasẹ̀ rẹ̀ ni ó ń tàn kọjá ìdìpọ̀ níbi tí àmì náà ti ń jáde láti ṣẹ̀dá àwọn ìrísí ìró tí ó ń ṣàfihàn àwọn àmì ní àwọn ìgbòkègbodò pàtó kan. Ìdìpọ̀ náà ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìlà ìgbéjáde kúkúrú tí ìrósí ìgbì-mẹ́rin-wavelength rẹ̀ ń fa ìṣàfihàn tó pọ̀ jùlọ. Ní 28 GHz pẹ̀lú ìwúwo páálí 50 mil, ìdìpọ̀ 15 mil pàápàá lè ṣẹ̀dá àwọn ìrósí ìṣòro. Àwọn ojútùú pẹ̀lú ìlù-ẹ̀yìn láti yọ àwọn ìdìpọ̀ kúrò tàbí lílo àwọn ìdìpọ̀ afọ́jú/tí a sin tí ó parí ní ìdìpọ̀ àmì náà.
Àwòrán 9 – A ti gbẹ PCB lẹ́yìn nípasẹ̀
ipari
Apẹrẹ iṣakojọpọ PCB 5G ti o ṣaṣeyọri nilo imọ-jinlẹ ti ọpọlọpọ awọn ẹka bii imọ-jinlẹ ohun elo, imọran itanna elekitironiki, awọn ilana iṣelọpọ, ati iṣakoso ooru. Awọn itọsọna ti a gbekalẹ ninu nkan yii lati yiyan ohun elo nipasẹ awọn ọgbọn ilẹ si iṣakoso impedance pese ilana pipe fun ṣiṣẹda giga.
awọn apẹrẹ iṣẹ 5G.
Awọn abajade pataki pẹlu:
1. Yíyan ohun èlò ń mú kí iṣẹ́ àti iye owó ṣiṣẹ́ nígbà tí ó bá yẹ, FR-4 níbòmíràn.
2. Àwọn ìdìpọ̀ oníṣọ̀kan pẹ̀lú àwọn ìpele ìtọ́kasí tó tọ́ kò ṣeé dúnàádúrà. 3. Ìdúróṣinṣin ìpele ilẹ̀ àti nípasẹ̀ ìránṣọ pinnu ìdúróṣinṣin àmì ní mmWave.
4. Iṣakoso impedance nilo iṣakoso sisanra dielectric deede ati ijẹrisi ojutu aaye.
5. Ifọwọ́sowọ́pọ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú olùpèsè PCB rẹ ń dènà àwọn respin olowo poku.
Bí ìmọ̀ ẹ̀rọ 5G ṣe ń tẹ̀síwájú láti yípadà sí àwọn ìgbà tí ó ga jùlọ àti ìṣòro tí ó pọ̀ sí i, àwọn ìgbésẹ̀ àti ọ̀nà tí a là sílẹ̀ níbí yóò ṣì jẹ́ pàtàkì. Yálà o ń ṣe àgbékalẹ̀ ọjà 5G àkọ́kọ́ rẹ tàbí o ń ṣe àgbékalẹ̀ ìpele tí ó wà tẹ́lẹ̀, lílo àkókò nínú ìṣàtúnṣe àpapọ̀ ń san èrè nínú iṣẹ́ ètò, ìṣẹ́dá, àti àkókò sí ọjà.
