Pemilihan Bahan Sirkuit PCB dan Pengaruhnya pada Pita Frekuensi 5G yang Berbeda

Peralihan 5G akan menjadi keputusan penting bagi banyak industri, tetapi peralihan tersebut akan bergantung pada aplikasi dan operasi mereka. Beberapa industri perlu mengadopsi teknologi baru dengan cepat agar tetap kompetitif, sementara industri lain mungkin ingin meluangkan waktu. Terlepas dari industri mana Anda berada, Anda harus mempertimbangkan potensi biaya yang terkait dengan penggunaan bahan baru berkecepatan tinggi. Waktu penumpukan untuk PCB dapat meningkat secara signifikan dengan bahan berkecepatan tinggi, jadi Anda perlu meluangkan waktu untuk membuat keputusan yang tepat.

Konstanta dielektrik

Dalam hal pemilihan bahan PCB, konstanta dielektrik merupakan pertimbangan penting. Konstanta ini menentukan seberapa cepat bahan akan mengembang dan menyusut ketika terkena perubahan suhu. Tingkat konduktivitas termal bahan PCB biasanya diukur dalam watt per meter per Kelvin. Bahan dielektrik yang berbeda akan memiliki tingkat konduktivitas termal yang berbeda. Tembaga, misalnya, memiliki konduktivitas termal 386 W/M-oC.

Ketika memilih bahan PCB, ingatlah bahwa konstanta dielektrik efektif substrat mempengaruhi kecepatan gelombang elektromagnetik. Konstanta dielektrik dari bahan substrat PCB dan geometri jalur akan menentukan seberapa cepat sinyal dapat bergerak melintasi sirkuit.

Konstanta dielektrik adalah pertimbangan utama ketika memilih bahan PCB untuk jaringan 5G. Permitivitas yang tinggi akan menyerap sinyal elektromagnetik dan menurunkan sensitivitas komunikasi. Oleh karena itu, sangat penting untuk memilih bahan PCB yang memiliki permitivitas rendah.

Ketebalan jejak

Rentang frekuensi teknologi 5G lebih besar daripada teknik komunikasi nirkabel sebelumnya. Ini berarti bahwa struktur yang lebih pendek rentan untuk tereksitasi oleh sinyal. Biasanya, panjang gelombang dari satu jejak PCB adalah satu sentimeter. Dengan rentang frekuensi ini, satu jejak dapat menjadi antena penerimaan yang bagus. Namun, ketika rentang frekuensi meluas, kerentanan jejak PCB meningkat. Oleh karena itu, sangat penting untuk menentukan pendekatan perisai terbaik.

Pita frekuensi standar 5G dibagi menjadi dua bagian - pita rendah dan pita tinggi. Pita pertama adalah wilayah gelombang milimeter, sedangkan pita kedua berada di bawah ambang batas 6GHz. Pita yang berpusat di sekitar 30 GHz dan 77 GHz akan digunakan untuk jaringan seluler.

Pita kedua adalah pita rendah, yang biasanya digunakan di sektor energi untuk berkomunikasi dengan ladang angin terpencil, operasi pertambangan, dan ladang minyak. Pita ini juga digunakan untuk menghubungkan sensor pintar di bidang pertanian. Mid-band 5G, yang mentransmisikan sekitar 1,7GHz hingga 2,5GHz, memberikan keseimbangan yang baik antara kecepatan dan jangkauan. Ini dirancang untuk menjangkau area yang luas dan menawarkan kecepatan yang relatif tinggi, yang masih lebih cepat daripada yang bisa Anda dapatkan dengan internet rumah.

Biaya

Dalam hal pembuatan produk elektronik, pilihan bahan untuk PCB sangatlah penting. Ada banyak tantangan ketika memproduksi pada pita frekuensi tinggi, seperti 5G. Untungnya, PCBA123 telah menciptakan kelompok bahan yang memenuhi persyaratan untuk rentang frekuensi baru ini.

Frekuensi pembawa yang lebih tinggi yang digunakan dalam jaringan 5G akan memungkinkan kecepatan data yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah. Hal ini akan memungkinkan konektivitas yang lebih besar untuk jumlah perangkat yang jauh lebih banyak. Ini berarti bahwa 5G mungkin akan menjadi standar untuk Internet of Things. Namun, seiring dengan meningkatnya pita frekuensi, begitu juga dengan kompleksitas perangkat.

Untungnya, ada beberapa cara untuk mengurangi biaya PCB. Sebagai contoh, salah satu opsi adalah menggunakan polimer kristal cair dengan kerugian rendah, yang memiliki Tg yang lebih rendah. Meskipun opsi ini dapat menurunkan biaya, opsi ini dapat menimbulkan masalah permitivitas baru. Sebagai alternatif, produsen dapat menggunakan keramik fleksibel dan polimida, yang lebih cocok untuk aplikasi suhu rendah.

Ekspansi termal

Sirkuit PCB frekuensi tinggi memerlukan bahan dengan karakteristik ekspansi termal yang berbeda. Meskipun FR-4 adalah bahan yang paling umum digunakan dalam sirkuit frekuensi tinggi, ada juga banyak bahan lain yang dapat digunakan untuk meminimalkan kerugian. Di antara bahan-bahan ini adalah polytetrafluoroethylene (PTFE) murni, PTFE yang diisi keramik, keramik hidrokarbon, dan termoplastik suhu tinggi. Bahan-bahan ini bervariasi dalam nilai Dk, dan faktor kehilangan didasarkan pada kontaminan permukaan, higroskopisitas laminasi, dan suhu produksi.

Bahan sirkuit PCB yang digunakan dalam teknologi 5G harus tahan terhadap variasi suhu yang lebih tinggi. Peningkatan ketahanan termal akan memungkinkan papan sirkuit diproses menggunakan fasilitas pemrosesan papan sirkuit yang ada. Selain itu, teknologi 5G akan membutuhkan bahan PCB berkualitas lebih tinggi. Sebagai contoh, Isola MT40 adalah bahan dengan koefisien muai panas yang rendah pada arah ketebalan, dengan Dk/Df 0,03, yang menunjukkan bahwa bahan ini sesuai untuk aplikasi frekuensi tinggi.

Untuk memastikan integritas sinyal, sistem 5G akan membutuhkan komponen berkecepatan tinggi dan frekuensi tinggi. Dengan manajemen termal yang efektif, komponen-komponen ini dapat dirancang untuk bekerja pada kecepatan setinggi mungkin. Konduktivitas termal, atau TCR, adalah properti yang mengukur konstanta dielektrik substrat dalam kaitannya dengan suhu. Ketika sebuah sirkuit berada dalam operasi frekuensi tinggi, sirkuit tersebut menghasilkan panas dan kehilangan kinerja dielektrik.