امروزه فناوری جدید برد مدار چاپی بیشتر در مسیر روند اصلی فناوری قرار دارد که صنعت الکترونیک و برنامه های مربوط به آن را پیش می برد.
برای شروع، فناوری 5G غیر مستقیم روی فناوری های دیگر نیز تاثیر می گذارد. وقتی نرخ انتقال داده ها افزایش می یابد، سطح جدیدی از اتصالات و ارتباطات با حجم زیادی از داده ها در یک زمان کوتاه با حداقل تاخیر بین اشیاء و وسایل داریم.
حال این سوال پیش می آید که فناوری 5G چگونه باعث ترند جدید در طراحی و تولید برد مدار چاپی می شود؟ برای انتقال این حجم از داده ها نیاز به افزایش لایه های برد مدار چاپی ، چگالی بیشتر، مسیر ، شکاف و ویاهای کوچکتر داریم. در گذشته برد مدار چاپی با چندین لایه و نوع 1 ساختاری HDI نوعی پیشتاز قلمداد می شد، در حالی که امروزه 10 لایه ساختاری HDI حتی غیرمعمول نیست. با مسیر و شکاف های به اندازه 30 میکرون روی برد به راه حل جدید دست یافتیم. زمان زیادی طول کشید تا از 100 میکرون به 75 میکرون و حتی بیشتر طول کشید تا به 60 میکرون برسیم.
کارخانه های کمی در دنیا هستند که سوراخ های کمتر از 30 میکرون را پوشش می دهند. چالش اصلی داشتن دانش طراحی و تولید برد همگام با توسعه تجهیزات تولید برد، مواد خام اولیه و راه حل های جدید است. قابل ذکر است که جهان الکترونیک با توسعه تجهیزات خود تا 150 میکرون را پوشش می دهد. ( اندازه تار موی انسان 150 میکرون است! ) تیم تحقیق و توسعه باید روی فناوری جدید کار کنند تا خروجی مناسبی را داشته باشند که ما بعضی از مواردی که در طراحی جدید باید مورد بررسی قرار گیرند را بیان می کنیم.
| بحث مواد خام اولیه برای طراحی و ساخت stackup برد مدار چاپی مورد ارزیابی قرار می گیرد. فراهم آوردن اتصالات الکتریکال ، کنترل آمپدانس ، یکپارچگی سیگنال ، مدیریت حرارتی و جلوگیری از تداخلات الکترومغناطیسی بین سیگنال آنالوگ و دیجیتال جزو چالش هایی است که در طراحی جدید برد مدار چاپی با آن روبرو هستیم. |
طراحی برد مدار چاپی با قابلیت پذیرش سیگنال ترکیبی
بیشتر سیستم ها با برد مدار چاپی 3G و 4G سر و کار دارند. به این معنا که قطعات الکترونیکی در حال انتقال و دریافت طیف فرکانس بین 600 مگاهرتز تا 5.9 گیگاهرتز، پهنای باند 20 مگاهرتز و یا 200 کیلوهرتز برای اینترنت اشیاء هستند. حال برای طراحی برد مدار چاپی برای سیستم شبکه 5G قطعات الکترونیکی با امواج فرکانس 28 و 30 گیگاهرتز و حتی 77 گیگاهرتز با پهنای باند 100 مگا هرتز و 400 مگاهرتز برای فرکانس بالای 6 گیگاهرتز بر حسب برنامه ها نیاز است.
مواد اولیه مناسب برد مدار چاپی نیاز است تا سیگنال ها بدون EMI منتقل شوند. در نتیجه وسایل سبکتر، قابل حمل و کوچکتر خواهند شد. مواد اولیه برد مدار چاپی باید منعطف و سبک باشند در حالی که با میکرو الکترونیک در طول برد نیز سازگار باشند. همانطور که گفته شد سوراخ های بردها کوچکتر و کنترل آمپدانس با سختگیری بیشتری صورت می گیرد تا با خطوط مس برد مدار چاپی سازگار باشد. فرآیند سوراخکاری قدیمی 3G و 4G برد مدار چاپی پر سرعت به سمت خطوط صافتر و دقیقتر هدایت می شود. مواد اولیه با ثابت دی الکتریک 3 نیاز است. استاندارد دی الکتریک مواد اولیه برای برد مدار چاپی با سرعت پایینتر بین 3.5 تا 5.5 است. بافت های خاص فایبرگلاس، مواد با اتلاف پایین و مس با پروفیل پایین نیاز است تا از اتلاف سیگنال جلوگیری و موجب یکپارچگی آن شود.
چالش EMI
برای جلوگیری از EMI ، جدا کردن خطوط و در پی آن برد چند لایه پیشنهاد می شود تا مسیرهای سیگنال آنالوگ و دیجیتال با هم تداخل نکنند و مدارهای AC و DC در پی آن جدا خواهند شد. اضافه کردن قطعات محافظ و فیلتر باید به گونه ای باشد تا مقدار EMI بالا نرود. برای جلوگیری از خطا و ریسک احتمالی برای فیبر برد مدار چاپی و بازرسی خطوط هادی از سیستم AOI و مقیاس اندازه گیری خاصی استفاده می شود.
چالش مدیریت حرارت
سرعت بیشتر سیگنال حرارت بیشتری را لازم دارد. به دلیل الکتریسیته جریانی برد مدار چاپی، مواد اولیه مطابق با نیاز فناوری 5G باید باشد زیرا مواد اولیه نامناسب می تواند منجر به لایه برداری از مس، لایه لایه شدن و پیچ و تاب برد مدار چاپی شود. مواد اولیه با رسانایی گرمایی بالا و ثابت دی الکتریک پایدار برای طراحی برد مدار چاپی مطابق با فناوری 5G نیاز است.
با ظهور فناوری 5G برد مدار چاپی برای پوشش یکپارچگی سیگنال، کنترل آمپدانس و مدیریت حرارتی طراحی می شود. با توجه به طیف مشخصات برد مدار چاپی نیاز به همکاری با سازنده ای باتجربه برای کار با مواد خاص مورد نیاز و رعایت ملزومات FCC است.
بعضی صنایع برای ماندن در بازار رقابتی چاره ای جز پذیرش فناوری جدید ندارند. بقیه صنایع در حال بررسی افزایش هزینه ها با توجه به مواد اولیه جدید فایل stackup برد مدار چاپی هستند. با بیشتر شدن فناوری 5G فناوری و تجهیزات جدید همچنین مواد اولیه و فیبر متناسب با برد مدار چاپی سرعت بالا می آید و تقاضا برای تولید افزایش می یابد. این فناوری ها زمینه برای رقابت فراهم می کنند تا این نوع برد الکترونیکی متناسب با بودجه مشتری تنظیم گردد.
منابع epectec - 700design.iconnect
