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Diseño de PCB 5G: el futuro de las placas de circuito de alta velocidad

Índice del contenido
Un ejemplo de PCB 5G
Un ejemplo de PCB 5G
Recurso: https://www.researchgate.net

A medida que el mundo pasa de redes 4G a redes 5G ultrarrápidas, la necesidad de placas de circuito impreso avanzadas es ahora más crítica que nunca. La PCB 5G tiene que hacer frente a situaciones de mayor frecuencia, lo que requiere características especiales que la placa de circuito tradicional. Aquí explicamos los desafíos que enfrenta el diseño de PCB 5G y las reglas que rigen su proceso de producción.

¿Qué es una PCB 5G?

5G PCB es un tipo de placa diseñada con características especiales para garantizar el funcionamiento óptimo de los sistemas de comunicación 5G. La placa 5G tiene especificaciones de mayor nivel que la placa de circuito impreso tradicional.

Estos incluyen sistemas avanzados de disipación de calor, trazas optimizadas y piezas de reducción de EMI, entre otros requisitos como la selección adecuada de materiales. Pero, ¿qué es 5G en primer lugar?

Tecnología

5G (o tecnología de quinta generación) se define mejor como actualización redes 4G y el último avance en sistemas inalámbricos. Las redes 5G operan a frecuencias extremadamente altas (con longitudes de onda en el rango de mm) y ofrecen las velocidades de transferencia de datos más altas de la actualidad.

Por ejemplo, las velocidades 5G pueden llegar hasta los 20 Gbps, lo que supera a las de las redes 4G entre 10 y 20 veces. Pero eso también significa que se necesita hardware especializado para soportar los requisitos más altos. En particular, esto se refiere a la necesidad de un tipo único de placa de circuito llamado PCB 5G.

PCB 5G

La PCB 5G recibe su nombre por tener características diseñadas exclusivamente para admitir velocidades de citas más altas y niveles de frecuencia extremadamente altos de los sistemas de comunicación 5G. Estos incluyen desde el espesor del tablero y sus materias primas hasta el diseño de las trazas de cobre y otras características.

Como tal, se deben realizar consideraciones adecuadas en todas las etapas del proceso de producción de la placa, especialmente en la fase de diseño. La siguiente sección examina los requisitos más esenciales para el proceso de diseño de placas de circuito 5G.

Diseño de PCB 5G
Diseño de PCB 5G
Recurso: https://spectrum.ieee.org

Diseño de PCB 5G

Las redes 5G, por lo exigentes que son, requieren placas de circuito impreso especializadas para funcionar de forma eficaz. POR LO TANTO, el diseño de PCB 5G es un proceso crítico que requiere una planificación y experiencia adecuadas. Para limitar esto a los detalles, los diseñadores deben garantizar lo siguiente al crear una PCB con requisitos 5G.

sustrato

La placa 5G está destinada a manejar señales de alta frecuencia. Eso significa que se pierde mucha energía en forma de calor. Por tanto, seleccionar un material adecuado que pueda disipar el calor es el primer requisito a la hora de diseñar este tipo de placa de circuito.

Entonces, un sustrato con alto conductividad térmica se prefiere. Idealmente, eso significa explorar materiales diferentes al FR4 estándar, incluidos sustratos flexibles y no flexibles.

Además de la conductividad térmica, un sustrato de PCB 5G debe tener una constante dieléctrica valor lo más bajo posible. Esto se debe a que las pérdidas dieléctricas son mayores a frecuencias más altas, lo que afecta el rendimiento de la placa cuando se utiliza en aplicaciones 5G.

Las huellas

La longitud, el ancho y el espaciado de las pistas deben considerarse cuidadosamente durante el diseño de PCB 5G. Las pistas deben ser lo más cortas posible para minimizar las pérdidas. Su ancho y espaciado deben medirse correctamente para mantener la impedancia constante y la distorsión de la señal baja.

Además del tamaño y el espaciado de las vías, sus superficies deben permanecer lisas. Las superficies conductoras irregulares o desiguales aumentan pérdidas resistivas provocando una disminución en la velocidad de fase de las señales de la placa de circuito.

Esto, entre otras cosas, supone un cambio en la forma en la que se fabrica la placa 5G. Por ejemplo, el proceso subaditivo se recomienda cuando el objetivo es mantener la geometría y la precisión de la traza de cobre en estos PCB de alta velocidad.

EMI

La EMI, o interferencia electromagnética en su totalidad, es una gran preocupación cuando se trata de placas de circuito impreso 5G. Esto se debe a que las frecuencias más altas conllevan mayores niveles de radiación electromagnética, y esto puede afectar la integridad de las señales, provocando pérdida de datos y otros efectos.

Durante el proceso de diseño de PCB 5G, se deben tomar medidas de mitigación. Estos incluyen técnicas adecuadas de blindaje EMI, como latas y juntas de blindaje, el uso de planos de tierra y la ubicación correcta de los componentes. También se pueden emplear piezas filtrantes de EMI.

Antena PCB 5G
Antena PCB 5G
Recurso: https://www.edn.com

Reglas de diseño de PCB 5G

Se aplican varias reglas al diseñar y fabricar placas de circuito impreso para su uso en sistemas 5G, como la antena de PCB 5G, el amplificador de potencia, etc. Las más cruciales de estas reglas, que están destinadas a satisfacer las necesidades únicas de las placas de alta velocidad, incluyen las siguientes.

1. Al diseñar una placa de circuito 5G, asegúrese de que los materiales no se descompongan ni dañen rápidamente por delaminación o rastros de desprendimiento cuando se someten a altas temperaturas.

2. Utilice un laminado cuyo espesor sea de ¼ a ⅛ del longitud de onda de la frecuencia más alta de la PCB 5G específica. Esto es para evitar la distorsión de la señal que puede ocurrir si el laminado es demasiado delgado o demasiado grueso.

3. Se recomiendan máscaras de soldadura mínimas para la PCB 5G. Esto se debe a que las máscaras de soldadura pueden atraer la humedad en condiciones de alta humedad.

La humedad excesiva provocaría cambios en los valores especificados para la constante dieléctrica del sustrato y factor de disipación, lo que lleva a un menor rendimiento de las líneas de transmisión.

4. Además de las consideraciones mencionadas a la hora de diseñar una placa 5G, se debe poner importancia en las últimas etapas de su proceso de fabricación.

Por ejemplo, debido a sus requisitos únicos, es mejor inspeccionar una placa 5G utilizando equipos automatizados como AOI. Esto garantiza su mayor calidad y ayuda a cumplir con los mayores requisitos de los productos de tecnología 5G.

Conclusión

La PCB 5G es una placa de circuito especial que requiere consideraciones específicas al diseñarla o fabricarla. Además de sus requisitos únicos para señales de alta velocidad y alta frecuencia, este tipo de placa debe fabricarse dentro de las reglas de la industria para aplicaciones 5G. Eso significa mucho para los fabricantes de PCB y aquellos que buscan placas de circuito para usar en productos o redes 5G.

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