5 जी संचार के युग में पीसीबी विनिर्माण के लिए तकनीकी आवश्यकताएं
5G तकनीक का रोलआउट उच्च-प्रदर्शन पीसीबी के लिए अभूतपूर्व मांग को चला रहा है जो तेजी से डेटा दरों, कम विलंबता और बढ़े हुए डिवाइस घनत्व का समर्थन करने में सक्षम है। पिछली पीढ़ियों के विपरीत, 5 जी नेटवर्क कई आवृत्ति बैंडों में काम करते हैं, जिसमें मिलीमीटर-वेव (MMWAVE) स्पेक्ट्रम शामिल हैं, जो पीसीबी डिजाइन और विनिर्माण के लिए अद्वितीय चुनौतियों का परिचय देता है। इन मांगों को पूरा करने के लिए, पीसीबी को सिग्नल अखंडता, थर्मल प्रबंधन और लघुकरण से संबंधित तकनीकी विनिर्देशों का पालन करना चाहिए। यह लेख 5 जी अनुप्रयोगों के लिए पीसीबी विनिर्माण को आकार देने वाली प्रमुख तकनीकी आवश्यकताओं की पड़ताल करता है।
उच्च-आवृत्ति सिग्नल अखंडता और कम-हानि सामग्री चयन
5 जी संचार 24 गीगाहर्ट्ज से अधिक की आवृत्तियों पर डेटा प्रसारित करने पर निर्भर करता है, जहां पारंपरिक पीसीबी सामग्री जैसे एफआर -4 महत्वपूर्ण सिग्नल क्षीणन और विरूपण का अनुभव करती है। इन उच्च-आवृत्ति रेंजों पर संकेत अखंडता को बनाए रखने के लिए, निर्माताओं को व्यापक तापमान और आवृत्ति विविधताओं में स्थिर विद्युत गुणों के साथ कम-हानि ढांकता हुआ सामग्री को अपनाना चाहिए। ये सामग्रियों ने प्रविष्टि हानि, चरण शिफ्ट और क्रॉसस्टॉक को कम किया, जो कि MMWAVE आवृत्तियों पर भी विश्वसनीय डेटा ट्रांसमिशन सुनिश्चित करता है।
टुकड़े टुकड़े और प्रीप्रग सामग्री का विकल्प महत्वपूर्ण हो जाता है, क्योंकि उनके ढांकता हुआ स्थिरांक (डीके) और अपव्यय कारक (डीएफ) सीधे सिग्नल प्रसार को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, PTFE- आधारित या हाइड्रोकार्बन सिरेमिक कंपोजिट को अक्सर उनके कम DF मूल्यों के लिए पसंद किया जाता है, जो उच्च गति सिग्नल ट्रांसमिशन के दौरान ऊर्जा हानि को कम करते हैं। इसके अतिरिक्त, निर्माताओं को तांबे की पन्नी खुरदरापन का अनुकूलन करना चाहिए, क्योंकि मोटे सतहों पर खुरदरी सतहें उच्च आवृत्तियों पर त्वचा के प्रभाव के नुकसान को बढ़ाती हैं। अल्ट्रा-लो प्रोफाइल (ULP) विशेषताओं के साथ स्मूथ कॉपर फ़ॉइल सिग्नल की गुणवत्ता को बढ़ाने के लिए अब 5 जी पीसीबी में मानक हैं।
उच्च आवृत्ति पीसीबी डिजाइन का एक और पहलू प्रतिबाधा नियंत्रण है। सिग्नल प्रतिबिंबों को रोकने और बोर्ड में लगातार प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए विशेषता प्रतिबाधा (आमतौर पर% 10% या बेहतर) के लिए तंग सहिष्णुता की आवश्यकता होती है। यह विनिर्माण के दौरान ट्रेस चौड़ाई, रिक्ति और ढांकता हुआ मोटाई पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है, अक्सर स्वचालित प्रक्रियाओं और उन्नत फाड़ना तकनीकों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
उच्च-शक्ति घटकों के लिए उन्नत थर्मल प्रबंधन
5G इन्फ्रास्ट्रक्चर डिवाइस, जैसे कि बेस स्टेशनों और छोटी कोशिकाओं, बढ़ी हुई प्रसंस्करण शक्ति और उच्च आरएफ आउटपुट के कारण अपने 4 जी समकक्षों की तुलना में काफी अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं। प्रभावी थर्मल प्रबंधन प्रदर्शन में गिरावट या घटक विफलता को रोकने के लिए आवश्यक है। पीसीबी निर्माताओं को गर्मी को कुशलता से प्रसारित करने के लिए सीधे बोर्ड डिजाइन में थर्मल समाधानों को एकीकृत करना होगा।
एक दृष्टिकोण में पावर एम्पलीफायरों (पीएएस) और फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (एफपीजीए) जैसे उच्च-शक्ति वाले घटकों के नीचे थर्मल वीआईएएस को एम्बेड करना शामिल है। ये VIAS घटक से आंतरिक परतों या बाहरी गर्मी सिंक में गर्मी को स्थानांतरित करते हैं, थर्मल चालकता में सुधार करते हैं। इसके अतिरिक्त, निर्माता धातु-कोर पीसीबी (MCPCBs) को अपना रहे हैं या गर्मी अपव्यय को बढ़ाने के लिए थर्मल प्रवाहकीय लैमिनेट्स को शामिल कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम या कॉपर-समर्थित सब्सट्रेट पारंपरिक एफआर -4 की तुलना में बेहतर थर्मल चालकता प्रदान करते हैं, जिससे वे 5 जी आरएफ मॉड्यूल के लिए आदर्श हैं।
एक अन्य नवाचार घटकों और हीट सिंक के बीच संपर्क में सुधार के लिए विधानसभा के दौरान थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री (TIMs) का उपयोग है। TIMS माइक्रोस्कोपिक वायु अंतराल को भरते हैं, थर्मल प्रतिरोध को कम करते हैं और अधिक कुशल गर्मी हस्तांतरण को सक्षम करते हैं। उन्नत TIMs, जैसे कि चरण-परिवर्तन सामग्री या तरल धातु यौगिक, 5G उपकरणों के चरम थर्मल लोड को संभालने की उनकी क्षमता के लिए खोजे जा रहे हैं।
लघु और उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) प्रौद्योगिकियां
स्मार्टफोन से लेकर IoT सेंसर तक, 5G- सक्षम उपकरणों का कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर, उच्च घटक घनत्व और छोटे सुविधा आकारों के साथ PCB की मांग करता है। उच्च-घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) प्रौद्योगिकियां महीन पिच घटकों, माइक्रोवियास को सक्षम करके, और संरचनाओं के माध्यम से स्टैक्ड द्वारा इस लघुकरण को प्राप्त करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। एचडीआई पीसीबी जटिल रूटिंग को बनाए रखते हुए लेयर काउंट को कम करते हैं, जो कि कई एंटेना, आरएफ फिल्टर और डिजिटल प्रोसेसर को सीमित स्थान पर फिट करने के लिए महत्वपूर्ण है।
माइक्रोविया, 0.1 मिमी के रूप में छोटे व्यास के साथ, अत्यधिक सतह क्षेत्र पर कब्जा किए बिना परतों के बीच ऊर्ध्वाधर कनेक्शन बनाने के लिए लेजर या यांत्रिक तरीकों का उपयोग करके ड्रिल किए जाते हैं। ये VIAS अंधे और दफन संरचनाओं का समर्थन करते हैं, जिससे डिजाइनरों को अधिक कुशलता से संकेत देने और परजीवी समाई को कम करने की अनुमति मिलती है। स्टैक्ड माइक्रोवियास एक एकल कॉलम में कई परतों को जोड़कर घनत्व को बढ़ाते हैं, अतिरिक्त घटकों या निशान के लिए स्थान को मुक्त करते हैं।
5 जी पीसीबी लघुकरण में एक और प्रवृत्ति किसी भी-परत एचडीआई डिजाइनों को अपनाना है, जहां बिना प्रतिबंध के बोर्ड पर कहीं भी वीआईए को रखा जा सकता है। यह लचीलापन उच्च गति के संकेतों के लिए रूटिंग को सरल बनाता है और लेआउट में समझौता करने की आवश्यकता को कम करता है। अनुक्रमिक बिल्ड-अप (एसबीयू) जैसी उन्नत विनिर्माण तकनीकों के साथ संयुक्त, कोई भी-परत एचडीआई पीसीबी को 5 जी बीमफॉर्मिंग और बड़े पैमाने पर एमआईएमओ (मल्टीपल इनपुट मल्टीपल आउटपुट) सिस्टम के लिए आवश्यक जटिल आर्किटेक्चर का समर्थन करने में सक्षम बनाता है।
बढ़ी हुई विश्वसनीयता और पर्यावरणीय प्रतिरोध
5 जी नेटवर्क को विभिन्न वातावरणों में तैनात किया जाता है, शहरी छतों से लेकर दूरदराज के औद्योगिक स्थलों तक, पीसीबी को अत्यधिक तापमान, आर्द्रता और यांत्रिक तनाव तक उजागर किया जाता है। इन स्थितियों के तहत दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए मजबूत सामग्री और विनिर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, आउटडोर बेस स्टेशनों में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी को -40 डिग्री सेल्सियस से 85 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान में उतार -चढ़ाव का सामना करना पड़ता है।
निर्माता उच्च ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) और थर्मल विस्तार (सीटीई) के कम गुणांक के साथ लैमिनेट्स का चयन करके इसे संबोधित करते हैं। उच्च-टीजी सामग्री थर्मल साइक्लिंग के दौरान आयामी स्थिरता बनाए रखती है, मिलाप संयुक्त दरारें या पैड लिफ्ट-ऑफ को रोकती है। इसके अतिरिक्त, पीसीबी को नमी, धूल और रासायनिक संदूषण से बचाने के लिए अनुरूप कोटिंग्स या पॉटिंग यौगिकों को लागू किया जाता है, जो कठोर वातावरण में उनके परिचालन जीवनकाल का विस्तार करता है।
यांत्रिक विश्वसनीयता समान रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि 5 जी उपकरण अक्सर परिवहन या संचालन के दौरान कंपन या सदमे से गुजरते हैं। पीसीबी को प्रबलित संरचनाओं के साथ डिज़ाइन किया जाना चाहिए, जैसे कि मोटे तांबे वाले विमानों या कठोर, झुकने या फ्लेक्सिंग का विरोध करने के लिए। थर्मल शॉक परीक्षण और पड़ाव (अत्यधिक त्वरित जीवन परीक्षण) सहित उन्नत परीक्षण विधियाँ, बड़े पैमाने पर उत्पादन से पहले स्थायित्व को मान्य करने के लिए नियोजित की जाती हैं।
जैसे -जैसे 5G तकनीक विकसित होती रहती है, पीसीबी निर्माताओं को सामग्री, डिजाइन और असेंबली प्रक्रियाओं में नवाचार करने के लिए बढ़ते दबाव का सामना करना पड़ता है। उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन, थर्मल दक्षता, लघुकरण और विश्वसनीयता को प्राथमिकता देकर, उद्योग पीसीबी को वितरित कर सकता है जो अगली पीढ़ी के संचार नेटवर्क की कड़े मांगों को पूरा करते हैं, जो व्यापक 5 जी गोद लेने के लिए मार्ग प्रशस्त करते हैं।
