تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور 5G: مستقبل لوحات الدوائر عالية السرعة

مع انتقال العالم من شبكات 4G إلى شبكات 5G فائقة السرعة، أصبحت الحاجة إلى لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة الآن أكثر أهمية من أي وقت مضى. يتعين على لوحة الدوائر المطبوعة 5G أن تتعامل مع مواقف الترددات الأعلى، الأمر الذي يتطلب ميزات خاصة مقارنة بلوحة الدوائر التقليدية. نوضح هنا التحديات التي تواجه تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور 5G والقواعد التي تحكم عملية إنتاجه.

ما هو 5G ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

5G PCB هو نوع من اللوحات المصممة بميزات خاصة لضمان التشغيل الأمثل لأنظمة اتصالات 5G. تتمتع لوحة 5G بمواصفات أعلى مستوى من لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية.

وتشمل هذه الأنظمة المتقدمة لتبديد الحرارة، والتتبع الأمثل، وأجزاء تقليل التداخل الكهرومغناطيسي، من بين متطلبات أخرى مثل الاختيار المناسب للمواد. ولكن ما هو 5G في المقام الأول؟

تكنولوجيا

أفضل تعريف لـ 5G (أو تقنية الجيل الخامس) هو الترقية شبكات 4G وأحدث التطورات في الأنظمة اللاسلكية. تعمل شبكات 5G بترددات عالية للغاية - بأطوال موجية في نطاق ملم - وتقدم أعلى معدلات نقل البيانات اليوم.

على سبيل المثال، يمكن أن تصل سرعات 5G إلى 20 جيجابت في الثانية، وهو ما يتجاوز سرعات شبكات 4G بما يتراوح بين 10 و20 مرة. ولكن هذا يعني أيضًا أن هناك حاجة إلى أجهزة متخصصة لدعم المتطلبات الأعلى. وعلى وجه الخصوص، يشير هذا إلى الحاجة إلى نوع فريد من لوحات الدوائر يسمى 5G PCB.

5G ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تمت تسمية 5G PCB لامتلاكها ميزات مصممة بشكل فريد لدعم معدلات البيانات الأعلى ومستويات التردد العالية للغاية لأنظمة اتصالات 5G. وتشمل هذه كل شيء بدءًا من سمك اللوح ومواده الخام وحتى تصميم آثار النحاس وغيرها من الخصائص.

وعلى هذا النحو، يجب أخذ الاعتبارات المناسبة في جميع مراحل عملية إنتاج اللوحة، وخاصة مرحلة التصميم. يتناول القسم أدناه المتطلبات الأساسية لعملية تصميم لوحة دوائر 5G.

تصميم 5G ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تتطلب شبكات 5G، نظرًا لكونها أنظمة متطلبة، لوحات دوائر مطبوعة متخصصة لتعمل بفعالية. لذلك، يعد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور 5G عملية بالغة الأهمية تتطلب التخطيط والخبرة المناسبين. لتضييق نطاق ذلك إلى التفاصيل، يجب على المصممين التأكد مما يلي عند إنشاء لوحة PCB بمتطلبات 5G.

الركيزة

تهدف لوحة 5G إلى التعامل مع الإشارات عالية التردد. وهذا يعني فقدان الكثير من الطاقة على شكل حرارة. ولذلك، فإن اختيار مادة مناسبة يمكنها تبديد الحرارة هو المطلب الأول عند تصميم هذا النوع من لوحات الدوائر.

لذلك، الركيزة مع ارتفاع الموصلية الحرارية هو المفضل. ومن الناحية المثالية، يعني ذلك استكشاف مواد مختلفة عن FR4 القياسي، بما في ذلك الركائز المرنة وغير المرنة.

بالإضافة إلى التوصيل الحراري، يجب أن تحتوي ركيزة 5G PCB على ثابت العزل الكهربائي قيمة منخفضة قدر الإمكان. وذلك لأن خسائر العزل الكهربائي تكون أعلى عند الترددات الأعلى، مما يؤثر على أداء اللوحة عند استخدامها في تطبيقات 5G.

آثار

يجب مراعاة طول الآثار وعرضها وتباعدها بعناية أثناء تصميم 5G PCB. يجب أن تكون الآثار قصيرة قدر الإمكان لتقليل الخسائر. وينبغي قياس عرضها وتباعدها بشكل صحيح للحفاظ على ثبات المعاوقة وانخفاض تشويه الإشارة.

إلى جانب حجم المسار والتباعد، يجب أن تظل أسطحها ناعمة. زيادة أسطح الموصلات غير المنتظمة أو غير المستوية خسائر مقاومة عن طريق التسبب في انخفاض في سرعة الطور لإشارات لوحة الدائرة.

وهذا يعني، من بين أمور أخرى، تغييرًا في طريقة تصنيع لوحة 5G. على سبيل المثال، يوصى بعملية الإضافة الفرعية عندما يكون الهدف هو الحفاظ على هندسة أثر النحاس والدقة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة.

EMI

يعد EMI، أو التداخل الكهرومغناطيسي بالكامل، مصدر قلق شديد عندما يتعلق الأمر بلوحات الدوائر المطبوعة 5G. وذلك لأنه مع الترددات الأعلى تأتي مستويات متزايدة من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وهذا يمكن أن يؤثر على سلامة الإشارات، مما يؤدي إلى فقدان البيانات وتأثيرات أخرى.

أثناء عملية تصميم 5G PCB، يجب اتخاذ تدابير التخفيف. يتضمن ذلك تقنيات الحماية المناسبة من EMI، مثل حماية العلب والحشيات، واستخدام المستويات الأرضية، ووضع المكونات بشكل صحيح. يمكن أيضًا استخدام أجزاء تصفية EMI.

قواعد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور 5G

يتم تطبيق العديد من القواعد عند تصميم وتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة لاستخدامها في أنظمة 5G، مثل هوائي 5G PCB ومضخم الطاقة وما إلى ذلك. تتضمن أهم هذه القواعد، والتي تهدف إلى تلبية الاحتياجات الفريدة للوحات عالية السرعة، ما يلي.

1. عند تصميم لوحة دوائر 5G، تأكد من أن المواد لن تتحلل بسرعة أو تتضرر بسبب التصفيح أو آثار التقشير عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

2. استخدم طبقة رقيقة يتراوح سمكها من ¼ إلى ⅛ من الطبقة الطول الموجي بأعلى تردد محدد لـ 5G PCB. وذلك لتجنب تشويه الإشارة الذي قد يحدث إذا كانت الطبقة الرقيقة رقيقة جدًا أو سميكة جدًا.

3. يوصى باستخدام الحد الأدنى من أقنعة اللحام لثنائي الفينيل متعدد الكلور 5G. وذلك لأن أقنعة اللحام يمكن أن تجذب الرطوبة في ظروف الرطوبة العالية.

قد تتسبب الرطوبة الزائدة في حدوث تغييرات في القيم المحددة لثابت العزل الكهربائي للركيزة عامل التبددمما يؤدي إلى انخفاض أداء خطوط النقل.

4. إلى جانب الاعتبارات المذكورة عند تصميم لوحة 5G، يجب إيلاء أهمية للمراحل الأخيرة من عملية تصنيعها.

على سبيل المثال، نظرًا لمتطلباتها الفريدة، من الأفضل فحص لوحة 5G باستخدام معدات آلية مثل AOI. وهذا يضمن جودتها العالية ويساعد على تلبية المتطلبات الأعلى لمنتجات تقنية 5G.

في الختام

إن 5G PCB عبارة عن لوحة دوائر خاصة تتطلب اعتبارات محددة أثناء تصميمها أو تصنيعها. بالإضافة إلى متطلباته الفريدة للإشارات عالية السرعة وعالية التردد، يجب أن يتم تصنيع هذا النوع من اللوحات ضمن قواعد الصناعة لتطبيقات 5G. وهذا يعني الكثير لمصنعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأولئك الذين يبحثون عن لوحات الدوائر لاستخدامها في منتجات أو شبكات 5G.