Handa ka na bang gumawa ng mga proyektong 5G/IoT? Basahin ang artikulong ito para sa isang pangkalahatang-ideya ng pagdidisenyo ng mga HDI PCB para sa 5G at IoT
Ang disenyo at produksyon ng PCB ay umunlad sa paglipas ng mga taon. Mula sa mga simpleng single-sided o multilayer board, hanggang sa mga sopistikadong High-Density (HDI) PCB. Ang bawat pagsulong sa teknolohiya sa mga printed circuit board ay maaaring gamitin sa iba't ibang teknolohiya. Isa sa mga ganitong teknolohiya ay ang 5G o IoT. UET PCB (https://uetpcb.com/hdi-pcbs/) ay dalubhasa sa mga HDI board na ito na iniayon para sa 5G at IoT na may na-optimize na RF at digital performance.
Bakit kailangan ang HDI para sa 5G/IoT?
Ang mga 5G device ay gumagana sa napakataas na saklaw ng frequency (Sub-6 GHz hanggang 28-39 GHz mmWave). Mayroong iba't ibang konsiderasyon sa disenyo kapag ginagamit ang mga frequency na ito dahil:
- Ang mas mataas na dalas ng pagpapatakbo ay nagreresulta sa mas malaking pagkawala o pagpapahina sa ilang mga materyales sa PCB.
- Bumababa ang layout tolerance habang bumababa ang signal wavelength.
- Ang mga ordinaryong butas ay maaaring makagawa ng mga "stub" na maaaring gumanang parang mga antena.
- Tumataas ang crosstalk at EMI kasabay ng dalas ng pagpapatakbo.
- Ang mga 5G antenna ay sobrang sensitibo sa mga disenyo ng trace, vias, at copper pour
Pagsisimula ng Disenyo ng 5G PCB
Dapat mong tukuyin ang iyong PCB stackup bago simulan ang disenyo ng iyong HDI PCB. Kasabay nito, tukuyin ang iyong napiling materyal ng PCB.
Mga Materyales ng PCB na Sub-GHz
Kung nagtatrabaho ka sa saklaw na Sub-6 GHz (3 – 6 GHz), maaari mong gamitin mga laminate ng PCB na may mataas na pagganap tulad ng:
- Megtron 6 (mula sa Panasonic)
- I-Speed (mula sa Isola)
- Rogers 4350B
- Rogers 403C
Gayunpaman, kung limitado ang iyong badyet, maaari kang pumili ng:
- FR4 o High-Tg FR-4
Ang mga ito ay mas mura nang malaki kaysa sa mga materyales na nabanggit kanina. Ang isang materyal na may mataas na Tg FR-4 ay isang FR-4 lamang na may mataas na temperatura ng paglipat ng salamin (Tg). Maaari mong gamitin ang mga materyales na ito kung pinahihintulutan ito ng iyong mga margin ng pagganap.
Mga Materyales ng PCB na mmWave
Kung nagtatrabaho ka sa mmWave (24-40+ GHz), tiyak na kakailanganin mo ng mas mataas na frequency na PCB laminate, tulad ng:
- Rogers 5880
- Rogers 4350B
- PTFE (mga laminate na nakabatay sa Teflon)
- LCP (Liquid Crystal Polymer)
- Mga Hybrid Stackup
Kapag natukoy mo na ang iyong mga Materyales sa PCB, maaari ka nang magpatuloy upang tukuyin ang iyong HDI PCB stack-up.
Paano Tukuyin ang Tamang HDI PCB Stackup
Pinakamainam na tukuyin ang pinakamainam na HDI PCB stackup bago hangarin ang pinakamataas na posibleng routing density sa iyong mga board.
Tukuyin ang Operating Frequency at PCB Material
Una, tukuyin ang operating frequency ng iyong proyekto, na dapat ding magpakita kung anong mga materyales sa PCB ang gagamitin. Gaya ng nabanggit kanina, may iba't ibang materyales na maaari mong gamitin para sa Sub-GHz at mmWave. Bukod pa rito, kakailanganin mong malaman ang proseso ng paggawa na balak mong gamitin para sa PCB na iyon.
Mababa o Mataas na Densidad na Pagruruta
Ang routing density ay nagpapahiwatig kung aling PCB stackup ang gagamitin. Tingnan ang iyong mga component, lalo na ang mga BGA. Ang mga BGA pitch na 0.8mm – 1mm ay hindi nangangailangan ng HDI, habang ang mga pitch na mas mababa sa 0.65mm ay nangangailangan nito. Ang mga halimbawa ng mababang pitch ay kinabibilangan ng 0.5mm, 0.4mm, at 0.3mm. Ang mas pinong mga pitch ay maaaring mangailangan ng microvia o via-in-pad na teknolohiya.
Tukuyin ang Distribusyon ng Kuryente
Ang pagkakaroon ng sapat na power, ground, at plane layers ay mahalaga sa pagkakaroon ng stable power delivery. Ang prosesong ito ay makakaapekto sa bilang at distribusyon ng iyong layer. Bukod pa rito, ang mga grounding layer ay nakakatulong na matukoy ang mga katangian ng mga impedance-controlled lines at signal line shielding. Sa pangkalahatan, ang mga layer na ito ay tiyak na makakaapekto sa iyong routing density.
Tukuyin ang iyong Stackup kasama ang iyong mga Pangangailangan sa Disenyo
Maraming sinasabi ang iyong proyekto tungkol sa HDI stackup na kailangan mo. Halimbawa, kung mahilig ka sa mga entry-level na RF module o mga produktong IoT sensor, maaari kang pumili ng mas simpleng mga stackup. Kapag lumilipat sa mga 5G module at WiFi 6 o 7 chipset, kakailanganin mo ng mas pinong PCB signal pitch at advanced na via structure. Ang paglipat sa mga 5G modem at advanced na IoT gateway ay nangangailangan ng mas sopistikadong via structure, mas mataas na routing density, at ultra-short interconnect path. Nasa ibaba ang isang talahanayan na maaari mong gamitin bilang sanggunian:
| HDI PCB Stackup | Uri ng Proyekto | Kalamangan/Kakulangan ng Stackup |
| 1-N-1 | RF sa antas ng pagsisimula, mga sensor ng IoT, mga elektronikong pangkonsumo | Mababang gastos, mas simpleng paggawa |
| 2-N-2 | Mga mid-range na RF, 5G Module, Wifi 6/7 chipset | Balanseng gastos, kumplikadong paggawa |
| 3-N-3 o 4-N-4 | Mga high-end na RF, 5G modem, IoT gateway | Mataas na gastos, mahabang oras ng paghahanda, at kumplikadong paggawa |
| Anumang Patong | Mga aplikasyon para sa high-end, mga server, aerospace, medikal, militar | Mataas na gastos, mas mababang ani, mahabang oras ng paghahanda, kumplikadong paggawa |
Paano Makamit ang Mas Mataas na Densidad na Pagruruta
Gamitin ang Teknolohiya ng Microvia
Ang mga Microvia ay nagbibigay-daan sa iyo upang malampasan ang mga masisikip na bahagi sa iyong HDI PCB habang nakakatulong din na maalis ang mga stub na lumilikha ng ingay. Ang uri ng microvia na maaari mong gamitin ay depende sa iyong proseso ng paggawa. Sa isip, makakabuo ka ng mas mataas na density routing gamit ang mga laser-drilled microvia.
Isang pangunahing teknolohiyang gagamitin ay ang pagpapatong-patong ng mga micro via. Magagawa mong lumipat mula sa isang patong patungo sa isa pa nang hindi kumukuha ng maraming patayong espasyo. Maaari mo ring i-stagger ang iyong mga microvia, bagama't maaaring mas malaki ang espasyong kailangan nito, ngunit maaari itong maging mas maaasahan. Ang mga staggering mirovia ay hindi gaanong madaling kapitan ng pagbitak, pagkabigo ng thermal cycling, at delamination.
Paggamit ng Via sa Pad
Nag-aalok ang Via-in-pad ng via na nasa mga BGA pad na. Ang katangiang ito ay maaaring mangailangan ng pagpuno ng tanso at proseso ng planarization. Mas madaling i-famp out ang isang via sa isang pad, dahil hindi na kailangan ng stacking o staggering vias. Inirerekomenda na gumamit ng via-in-pad kapag niruruta nang malinis ang mga ultra-fine pitch BGA. Gayunpaman, may mga downside sa paggamit ng via-in-pad, tulad ng solder wicking, mga voids at cracks, at mga alalahanin sa reliability.
Gumamit ng mga Fine Line/Space Pitch Trace
Ang Laser Direct Imaging (LDI) ay makakatulong sa iyo na makamit ang mga bakas na kasing baba ng 75um. Kung kailangan mo ng mas pinong mga linya, ang paggawa gamit ang semi-additive copper plating (SAP/mSAP) ay makakatulong na mabawasan ang iyong mga bakas sa 25 um. Tandaan na maaaring kailanganin mo ng isang kontroladong proseso ng pag-ukit kapag ginagamit ang mga advanced na pamamaraan sa pagmamanupaktura.
Proseso ng Disenyong Istratehiko
Ang PCB engineer ang dapat mangasiwa sa pagbuo ng isang estratehikong proseso ng disenyo para sa pagdidisenyo ng PCB. Ang wastong paglalagay ng mga kritikal na bahagi, tulad ng mga BGA at mga RF component/module, ay dapat na nasa unahan ng listahan. Ang maingat na pagpaplano ng fan-out o escape routing ng mga BGA ay nagbibigay-daan sa kumpletong net routing ng iyong board; kung hindi, maaari kang magkaroon ng mga nakulong na lambat o bakas. Bukod pa rito, ang lahat ng controlled-impedance lines ay dapat na maingat na pamahalaan gamit ang mga tool at estratehiya sa integridad ng signal.
Konklusyon
Kakailanganin mo ng maingat na pagpili ng materyal ng PCB, mga advanced na proseso ng paggawa, at isang mahusay na dinisenyong PCB stackup upang makamit ang mas mataas na density ng mga kable para sa iyong mga proyekto sa 5G at IoT PCB. Kasabay nito, ang maingat na layout ng mga bahagi at mga pamamaraan sa pagruruta ay kinakailangan upang maiwasan ang mga hindi kinakailangang komplikasyon at pagkaantala upang maabot ang iyong 100% na mga kable. Ang UET PCB, na may mahigit 15 taong karanasan sa paggawa at pag-assemble ng PCB, ay makakatulong sa iyo sa lahat ng iyong mga pangangailangan sa paggawa ng 5G at IoT.