账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
5G高频的PCB设计新思维
符合更高品质标准

【作者: 王岫晨】2019年09月11日 星期三

浏览人次:【1311】
  


5G无线网路基础架构即将於全球发布,预计将会为大部分产业带来深远影响。从行动电话连线与固定无线服务基地台,到运输业、工业和娱乐应用等其他各个领域,都将可以受到5G深远的影响。5G无线通讯能提供10倍的资料传输率,以及快100倍的速度,以及1000倍的资料传输处理能力,其所包含的连线网路更可供应所有人员、自动车辆、物联网装置、工业机器和民间基础设施使用。


PCB设计考量

奥宝科技指出,对於需要即时反应速度的应用程式来说,其所具备的高速下载速度以及更低的延迟是不可或缺的条件。它不仅会影响扩增实境和虚拟实境(AR/VR)的顺畅体验,更是M2M通讯、以及工业基础结构生产力的关键技术。更重要的是,超低延迟的5G无线技术,可大幅改善攸关乘客安全的自动车辆、道路与航空感应器的连线性,因为每一毫秒的反应时间都至关重要。



图一 : 以二维测量技术来检测及测量PCB的上幅和下幅导体宽度(source:奥宝科技)
图一 : 以二维测量技术来检测及测量PCB的上幅和下幅导体宽度(source:奥宝科技)

对於5G驱动的应用程式,容许误差的空间非常小,且随着更多电子装置连线至网路,系统故障或通讯中断的风险,将呈几何级数增加。就装置而言,意味着每个PCB都必须符合更高标准的效能和品质,以确保5G通讯不中断。目前已有许多不同的技术和制程针对这些挑战进行研发,PCB供应商也针对新的制造系统,重新思考生产流程,在提升品质的同时也增加生产效率。



图二 : 5G价值链的叁与者,都准备进行大规模的市场转型,涵盖了PCB制造商等领域。
图二 : 5G价值链的叁与者,都准备进行大规模的市场转型,涵盖了PCB制造商等领域。

讯号完整性挑战

5G技术所需的较高频率,为PCB制造带来了重大挑战,而电子装置不断缩小的外观尺寸,也使得挑战更加严峻。这些装置的高密度互连设计,需要更细薄的线路来提升I/O同时缩小系统外观尺寸。然而,细薄线路可能会增加讯号衰减的风险。一旦线路的实体特性因为原本的设计而改变,RF讯号传输就会出现数毫秒的延迟,当讯号不同步时,将对讯号链造成影响。


5G叁与者都准备进行大规模的市场转型,涵盖了无线通讯营运商、智慧手机和自动车辆代工、以及电子装置和PCB制造商等领域。

高密度讯号完整性取决於PCB线路中,较窄几何结构的阻抗控制,而阻抗一般会受到线路的横切面尺寸、形状、线宽、间距宽度或介电材料的影响。使用传统蚀刻制程所形成的线路,通常会呈现不规则的四边形横切面,因而造成阻抗异常的情况。透过改良半加成制程(mSAP)可改善此问题,使线路具备更高精度。


使用mSAP必须采用自动光学检测(AOI)工具来检测PCB的各种瑕疵,包括关键的短路和断路,以及铜表面瑕疵等。到目前,AOI的主要目的都是为了检测CAM设计,确保原始设计在遵循设计规则的同时能准确无误地生产出来。但这对於现今需要更高阻抗控制的PCB来说是不够的,因为实际线路与导体实体特性扮演了更关键的角色。现今只有几种AOI工具具备测量功能,并且只能测量导体上幅的线路宽度,完全忽略了下幅宽度。若要支援现今的PCB检测,必须能进行上幅和下幅的测量。但是,目前这些测量都只能透过显微镜手动进行,由於这是相当繁琐的离线程序,因此会大幅拖慢生产速度。所以目前仅用於检测少量样板,大部分的板子无法被检测。


AOI的进化

奥宝科技认为,目前PCB制造商采用AOI功能,以及线路检测或多影像验证等,这些技术必须相互结合成各种解决方案和工具,不仅降低重要流程的效率,更浪费了宝贵空间。此外,生产流程在任何时候,都可能需要针对手动显微测量进行采样而停顿,大量的时间会因此而浪费,但时间对於PCB制造商来说,却是特别珍贵的资源,因为这些厂商必须在5G市场中相互竞争来争取领导地位。


随着AOI技术的不断创新,这些挑战都可加以克服。近年来PCB制造商已利用二维测量技术,取得自动检测及测量PCB上幅和下幅线路导体的能力。这可确保最隹的线路形状和宽度,进而提升高频5G装置的阻抗控制。此测试可实现高产能及高抽检率,来改善制造商的整体良率。


AOI系统整合不断进步,使得PCB制造商能结合各种AOI流程,并减少实际占用空间。透过更智慧、技术更先进的AOI系统,并整合单一AOI解决方案所执行的多种功能,可节省大量时间及人力,同时提升产能。


5G的实现


图三 : 5G技术所需的较高频率,为PCB制造带来了重大挑战。
图三 : 5G技术所需的较高频率,为PCB制造带来了重大挑战。

在实现5G连线的所有优势之前,还需要一些时间。测试及实验性质的部署目前正在进行中,更大规模的商业性部署可能必须等到2019年之後才会开始。目前5G技术还必须克服法规和技术层面的许多挑战,才可能进行大规模的应用。


与此同时,5G价值链的所有叁与者,都准备进行大规模的市场转型,涵盖了无线通讯营运商、智慧手机和自动车辆代工、以及电子装置和PCB制造商等领域。无论是大量的资料集,或5G网路节点,包括会影响公共安全和工业生产力的关键资料,都需要特别关注网路、系统及元件的品质。


透过进阶的整合式AOI技术,针对高频、低延迟的5G系统,PCB制造商可以充分利用更快速、精确度更高的PCB检测和验证,提升PCB整个生产流程的追踪能力。它带来的制造和成本效益,可让PCB制造商充分运用其竞争优势,来建立规模更大、可永续经营的5G基础设施。


相关文章
展??智慧显示制造大势 一窥纵横整合新契机
基地台和元件中,部署并测试MIMO和波束成形技术的 3大挑战
AI风潮下的PCB产业新契机
Gartner:2019年十大无线通讯技术趋势
关於Android 10你该知道的10件事
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新品
Arduino Motor Shield
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
mbed
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
Arduino
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
  相关新闻
» Arm提出完全运算 (Total Compute) 方式 达到数位沉浸效能
» 电子、AIoT、能源、光电、雷射五展跨界激荡 前瞻趋势智能创新应用
» 加速IoT和智慧工业创新 ST推出Linux发行版微处理器
» Mentor的Tanner类比/混合讯号工具完成台积电类比IC特殊制程认证
» 工研院《创生态:科技加值 服务汇流》专刊发表 新科技服务业是下个兆元产业
  相关产品
» Micro Focus推出新机器人流程自动化产品 加速企业生产力增长
» ADI MeasureWare革新精准量测 使用户更准确解读周围世界
» 嵌入式与视觉运算的智慧应用入门 安提国际推出MXM模组开发套件
» Vicor推出隔离式稳压DC-DC模组的低功耗DCM2322系列
» Tektronix推出全新Double Pulse Test软体 有效简化电源效率测试
  相关资源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw