정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
PCB는 각 전자 장치의 핵심입니다.그것의 중요성은 다양한 구성 요소 간의 전기 연결을 허용할 뿐만 아니라 디지털 및 아날로그 신호, 고주파 데이터 전송 신호 및 전력 케이블을 탑재하는 데 있습니다.5G 기술이 도입됨에 따라 블라인드와 매관회로기판 공장은 PCB가 어떤 새로운 수요와 요구를 만족시켜야 하는지를 알려준다.
4G에 비해 5G 네트워크가 곧 대규모로 배치될 예정이어서 설계사들이 모바일, 사물인터넷, 전신설비의 PCB 설계를 다시 생각하게 될 것이다.5G 네트워크는 고속, 광대역 폭, 저지연의 특징을 가질 것이며, 이 모든 것은 새로운 고주파 특성을 지원하기 위해 꼼꼼한 PCB 설계가 필요하다.
5세대 모바일 기술은 4G 네트워크에 비해 10-20배의 전송 속도(최대 1Gbps), 1000배의 트래픽 밀도, 10배의 평방킬로미터당 연결 수를 제공할 것이다.5G 네트워크는 또한 4G 네트워크가 제공하는 지연보다 10배 빠른 1ms의 지연을 제공하도록 설계되었으며 더 넓은 주파수 범위에서 작동합니다.PCB는 현재 데이터 속도보다 훨씬 높은 데이터 속도와 주파수를 동시에 지원하여 혼합 신호 설계를 극한으로 끌어올려야 한다.4G 네트워크의 작동 주파수는 6GHz 임계값 (600MHz에서 5.925GHz까지) 보다 낮지만 5G 네트워크는 주파수 상한선을 26GHz, 30GHz, 77GHz에 집중된 밀리미터파 영역 (mmWave) 으로 높인다.
EHF (매우 고주파) 대역의 사용은 5G 기술이 PCB 설계자에게 가져다 준 가장 어려운 도전 중 하나이다.밀리미터파는 시선을 통해서만 전파되며 건물, 나뭇잎 또는 비 또는 습기와 같은 악천후 조건에 부딪히면 도중에 강하게 감쇠합니다.따라서 5G 네트워크를 지원하기 위해 더 많은 기지국이 필요할 것이다.이렇게 많은 주파수를 지원하기 위해서는 빔 성형과 같은 첨단 5G 기능을 지원하기 위해 여러 위상 배열 안테나가 필요할 것입니다.
따라서 블라인드 매설 구멍 회로 기판은 모바일 장치에서나 기지국에서나 대량의 안테나 어레이 유닛 (AAU) 을 통합하고 대규모 MIMO 기술을 널리 사용하는 PCB를 보유하게 될 것이라고 알려준다.그림 1에서는 몇 년 전 선도적인 SoC와 통신 모뎀 설계 회사가 개발한 5G 장비 프로토타입을 볼 수 있다.PCB의 상단과 오른쪽에는 3개의 능동 안테나가 선명하게 표시되어 있으며, 5G 표준에 필요한 주파수를 관리할 수 있는 매우 작은 크기이다.
그림 1: 5G 모바일 장치 프로토타입 (출처: 퀄컴)
주파수 외에 또 다른 중요한 도전은 각 채널의 대역폭이다.4G 네트워크에서는 채널 대역폭이 20MHz(사물인터넷 장치는 200kHz로 제한됨)로 설정되어 있지만 5G 네트워크에서는 100MHz(주파수가 6GHz 미만) 및 400MHz(주파수가 6GHz 이상)로 설정되어 있습니다.이러한 사양을 지원할 수 있는 모뎀과 무선 주파수 구성 요소가 이미 시장에 출시되어 있지만, 가장 적합한 재료를 선택하는 것이 PCB 설계의 기초가 될 것이다.무선 주파수 프런트엔드는 PCB에 직접 통합되기 때문에 매우 낮은 유전체 전송 손실과 매우 높은 열전도도를 가진 재료가 필요합니다.6GHz 이상의 주파수의 경우 PCB 제조에 사용되는 재료는 밀리미터파 대역의 특수 기판에 적합해야 합니다.
5G 응용 PCB의 설계는 고속과 고주파 혼합 신호의 관리에 완전히 집중되어 있다.고주파 신호를 가진 PCB 설계와 관련된 표준 규칙 외에도 전력 손실을 방지하고 신호의 무결성을 보장하기 위해 재료를 적절히 선택해야합니다.아날로그 신호의 부분과 디지털 신호를 처리하는 부분 사이에 나타날 수 있는 EMI는 FCC와 EMC의 요구를 충족시킨다.지도재료가 선택한 두 매개 변수는 열전도율과 개전 상수의 열계수로서 개전 상수 (일반적으로 ppm/°C 단위) 의 변화를 묘사한다.높은 열전도성을 가진 기판은 부품에서 발생하는 열을 쉽게 분산시킬 수 있기 때문에 분명히 선택적이다.개전 상수의 열 계수는 똑같이 중요한 매개 변수이다. 왜냐하면 개전 상수의 변화는 색산을 일으키기 때문이다. 이것은 디지털 펄스를 넓히고 신호 전파 속도를 바꾸며 어떤 경우에는 전송선을 따라 신호 반사를 일으킬 것이다.
PCB 기하학적 형태도 중요한 역할을 하는데, 그 중 기하학적 형태는 레이어 압판 두께와 전송선 특성을 의미한다.첫째, 일반적으로 최대 작동 주파수의 파장의 1/4과 1/8 사이의 레이어 프레스 두께를 선택할 필요가 있습니다.만약 층압판이 너무 얇으면 공진이 발생할수 있으며 심지어 도체를 통해 파를 전파할수도 있다.전송선과 관련하여 마이크로밴드, 밴드선 또는 접지공면파도(GCPW) 유형의 도체를 사용할 것인지 결정할 필요가 있습니다.마이크로밴드 선은 가장 흔할 수 있지만 30GHz 이상에서 방사선 손실과 잡산 패턴 전파의 문제가 있습니다.밴드 라인도 효과적인 솔루션이지만 제조가 어렵기 때문에 더 비싸다.또한 미세 구멍을 사용하여 리본 선을 가장 바깥쪽에 연결해야 합니다.GCPW는 좋은 선택이지만 마이크로 밴드 및 밴드 라인보다 더 높은 전도 손실을 제공합니다.기판 재료를 선택한 후, 설계자는 고주파 PCB 설계에 적용되는 일반적인 규칙을 따라야 한다: 가능한 한 짧은 흔적선을 사용하고 흔적선 사이의 폭과 거리를 검사하여 모든 상호 연결 임피던스를 유지해야 한다
상수다음은 5G 응용을 위해 PCB를 설계하는 데 유용한 조언이나 팁입니다.
저개전 상수(Dk)의 재료 선택: Dk 손실이 주파수에 비례하여 증가하기 때문에 개전 상수가 가장 낮은 재료를 선택해야 한다.
소량의 용접제 사용: 대부분의 용접제는 매우 높은 흡습 능력을 가지고 있다.만약 이런 상황이 발생하면 회로에 고손실이 나타날수 있다.
완전히 매끄러운 동선과 평면도를 사용합니다. 전류의 피부 깊이는 실제로 주파수와 반비례하기 때문에 고주파 신호가 있는 인쇄회로기판에서는 매우 얕습니다.불규칙한 구리 표면은 전류에 불규칙한 경로를 제공하고 저항 손실을 증가시킵니다.
신호 무결성: 고주파는 IC 설계자가 직면한 가장 어려운 과제 중 하나입니다.I/O를 극대화하려면 HDI(고밀도 상호 연결)를 위해 더 얇은 트랙이 필요합니다.이 요소는 신호의 감쇠를 초래하여 진일보한 손실을 초래할 수 있다.이러한 손실은 무선 주파수 신호의 전송에 불리한 영향을 미치며, 무선 주파수 신호는 몇 밀리초 지연될 수 있으며, 이는 반대로 신호 전송 체인에 문제를 초래할 수 있다.고주파 도메인에서 신호 무결성은 거의 전적으로 검사 임피던스에 기반합니다.뺄셈과 같은 기존 PCB 제조 공정의 단점은 궤도 횡단면이 사다리꼴 형태 (궤도에 수직인 수직 각도에 비해 각도가 보통 25도에서 45도 사이) 라는 것입니다.이러한 횡단면은 궤도 자체의 임피던스를 변경하여 5G의 응용을 심각하게 제한합니다.그러나 이 문제는 mSAP (반증재 제조 공정) 기술을 사용하여 해결할 수 있습니다. 이 기술은 더 정확한 흔적선을 만들 수 있고 광각을 통해 흔적선의 기하학적 형태를 정의할 수 있습니다.그림 2에서는 두 제조 프로세스의 비교를 볼 수 있습니다.
그림 2: 기존 뺄셈 및 mSAP 프로세스
자동 감지: 고주파 애플리케이션에 사용되는 PCB는 광학(AOI) 또는 ATE를 통한 자동 감지 절차를 거쳐야 합니다.이러한 프로그램은 제품의 품질을 크게 향상시키고 회로에서 발생할 수있는 오류 또는 비효율성을 강조 할 수 있습니다.PCB 자동 검사 및 테스트 분야의 최신 진전은 시간을 크게 절약하고 수동 검증 및 테스트와 관련된 비용을 절감합니다.새로운 자동 감지 기술의 사용은 고주파 시스템의 전역 임피던스 제어를 포함한 5G로 인한 도전을 극복하는 데 도움이 될 것이다.자동화된 검사를 통해 일관된 성능 및 생산성 보장
