5G PCB

5G PCB

PCB는 다양한 기기의 전자 부품이 제작되는 주요 구조물입니다. 전자 기기에서 전자 연결을 가능하게 하는 것 외에도, PCB 또한 디지털, 아날로그 및 고주파 신호를 수신하고 송신할 수 있습니다. 현재 대부분의 기기에 사용되는 PCB는 4G PCB로 제작됩니다. 즉, 이러한 기기들은 4G 시스템에 적합하게 설계되었습니다. 4G 네트워크는 5G에 비해 속도와 대역폭이 낮습니다. 더 구체적으로 말하면, 4G 시스템은 600MHz에서 5.925Hz 사이의 주파수 대역, 즉 6GHz 미만의 주파수에서 작동합니다. 

최근 들어 세계는 초고속 신호 전송을 위한 5G 네트워크로 점차 나아가고 있습니다. 5G 네트워크의 등장으로 모바일 기기, 통신 기기 등 모든 장치에 5G에 적합한 고속 PCB가 필요하게 되었습니다. 5G 네트워크는 애플리케이션 유형에 따라 26GHz, 30GHz, 77GHz와 같은 더 높은 주파수 대역에서 작동해야 하기 때문입니다. 이를 통해 5G 네트워크는 4G 네트워크보다 10배 빠른 속도를 제공할 수 있습니다. 5G는 10~20배 빠른 전송 속도, 100배 더 높은 데이터 용량, 그리고 제곱킬로미터당 10배 더 많은 연결을 제공하는 것을 목표로 하며, 1밀리초의 지연 시간도 요구됩니다.

그림 1. pcbgogo.co.kr에서  제조 한 5G PCB

5G 네트워크는 더 높은 주파수와 데이터 전송률을 지원하기 때문에 PCB 설계자는 5G를 지원하는 고주파 5G PCB를 설계하기 위해 다양한 방법을 활용해야 합니다. 하지만 이 과정에는 여러 가지 어려움이 따릅니다. 이 글에서는 이러한 설계상의 어려움들을 살펴보겠습니다.5G PCB이 글에서는 5G PCB의 현재 문제점과 이를 극복하기 위한 방안을 살펴봅니다. 또한 5G 네트워크를 지원하는 고성능 5G PCB를 설계하는 데 사용할 수 있는 최적의 기술들을 소개합니다. 5G PCB의 주요 응용 분야도 알아볼 것입니다. 5G PCB에 대해 더 자세히 알고 싶거나 5G PCB 구매에 대한 현명한 결정을 내리고자 하는 모든 분들께 이 글이 도움이 될 것입니다. 그럼 시작하겠습니다.

5G PCB 설계의 과제와 해결책

앞서 언급했듯이 5G PCB 설계에는 여러 가지 어려움이 있습니다. 아래는 그러한 어려움과 해결 방안 중 일부입니다.

열 관리 과제

5G 시스템은 더 높은 주파수에서 작동하기 때문에 막대한 열을 발생시킵니다. 5G PCB에 열전도율이 낮은 재료를 사용하면 구리 배선이 벗겨지거나, 휘어지거나, 수축되거나, 박리될 수 있으며, 이는 결국 5G PCB 손상으로 이어집니다.

이러한 고온을 적절하게 관리하려면 열전도율과 열팽창 계수가 높은 재료를 사용해야 합니다. 열전도율이 우수하고 유전 상수가 안정적인 재료를 사용하면 5G 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있는 5G PCB를 제작할 수 있습니다. 

EMI 차폐 

5G 네트워크 구축에 있어 흔히 발생하는 문제점은 EMI, 크로스토크, 그리고 기생 정전 용량입니다. 이러한 문제들을 해결하는 확실한 방법은 보드 상의 트레이스를 분리하는 것입니다.다층 PCB 고속 트레이스를 분리할 수 있는 기회를 제공하여 아날로그 및 디지털 신호 경로를 서로 멀리 배치하는 동시에 DC 및 DC 회로를 분리된 상태로 유지할 수 있습니다. 

보드상의 신호 저하 문제 및 결함을 식별하고 해결하기 위해서는 반드시 다음 방법을 사용해야 합니다. 자동 광학 검사  (AOI) 및  2D 계측법을  사용하여 구리 패턴을 검사하고 측정합니다. 

초고주파 

5G 네트워크에서 초고주파(EHF)를 사용하는 것은 PCB 설계자에게 큰 과제를 안겨줍니다. 5G의 밀리미터파는 가시선으로 이동하며, 건물이나 비, 습도와 같은 악천후 조건에서 크게 감쇠되기 때문입니다. 

이 문제를 해결하기 위해서는 5G 시스템을 지원할 기지국을 더 많이 구축해야 합니다. 빔포밍을 구현하기 위해서는 다수의 위상 배열 안테나가 필요할 것입니다. 즉, 모바일 기기와 기지국에는 다수의 안테나 어레이 유닛(AAU)과 대규모 MIMO 기술이 통합된 5G PCB가 탑재되어야 합니다.

그림 2. 5G 빔포밍

채널당 높은  대역폭 

5G 네트워크가 가져오는 또 다른 주요 과제는 5G PCB 개발에서 채널당 높은 대역폭을 요구하는 것입니다. 4G 네트워크를 지원하는 장치 및 인프라의 경우 채널당 사용되는 대역폭은 20MHz입니다. 반면 5G 네트워크는 6GHz 이하에서는 100MHz, 6GHz 이상에서는 400MHz의 주파수를 필요로 합니다. 이러한 5G 네트워크 사양을 충족하려면 유전 손실이 적고 열전도율이 높은 재료가 필요합니다. 이는 RF 프런트 엔드가 5G PCB 보드에 직접 추가되기 때문입니다. 6GHz 이상에서 작동하는 애플리케이션의 경우, 5G PCB용 mmW 주파수 대역에 적합한 기판 재료를 사용해야 합니다.

그림 3. 5G 및 4G 네트워크의 특징

5G PCB 설계 시 고려 사항

5G PCB 설계 시 설계자의 주요 목표는 다양한 5G 애플리케이션에 사용되는 보드가 고속 및 고주파 신호를 혼합하여 처리할 수 있도록 하는 것입니다. 또한, 뛰어난 신호 무결성, 적절한 열 관리 및 우수한 임피던스 제어를 제공하는 5G 보드를 설계하는 데에도 중점을 두어야 합니다. 

5G PCB를 설계할 때 고려해야 할 두 가지 중요한 매개변수는 열전도율과 유전 상수 열계수입니다. 

효율적인 5G PCB 제조를 위한 주요 설계 고려 사항은 다음과 같습니다. 

● 매우 얇은 적층판은 공명파를 발생시킬 수 있으므로 사용을 피하십시오. 또한 얇은 적층판은 파동이 도체를 통해 흐르게 할 수 있습니다.

● 5G PCB 설계자는 아날로그 신호를 제어하는 부품과 디지털 신호를 처리하는 부품 간에 발생하는 EMI(전자파 간섭)를 방지해야 합니다.

● 전송선로에는 적절한 도체를 사용하십시오. 사용 가능한 도체로는 마이크로스트립, 스트립라인, 접지형 코플래너 도파관(GCPW) 등이 있습니다. 이러한 도체들은 각각 장점과 단점이 있습니다. 마이크로스트립은 가장 널리 사용되는 도체이지만 30GHz 이상에서는 방사 손실이 발생합니다. 스트립라인은 우수한 도체이지만 제조가 어렵습니다. 또한, 스트립라인을 사용할 경우 최상층까지 마이크로 비아를 통해 연결해야 합니다. GCPW는 탁월한 도체이지만 마이크로스트립이나 스트립라인에 비해 전도 손실이 큽니다.

● 5G PCB에는 열전도율이 높은 소재를 사용해야 합니다. 이는 PCB 부품에서 발생하는 열을 효과적으로 발산하는 데 도움이 됩니다. 

● 사용 PCB 재료 유전율이 낮으면 파동 속도가 빨라지고 전송 손실이 최대 30%까지 줄어듭니다  .

● 최고 작동 주파수 파장의 1/4에서 1/8 사이의 두께를 가진 재료를 사용하십시오.

● 5G PCB는 수분 흡수율이 높으므로 솔더 마스크를 소량만 도포해야 합니다. 솔더 마스크를 많이 사용하면 수분 흡수량이 증가하여 유전 손실이 커집니다. 

● 기판에 매끄러운 구리 트레이스를 사용하십시오. 거칠거나 불규칙한 구리 트레이스를 사용하면 경로가 불규칙해져 5G 기판의 저항 손실이 증가합니다. 

● 5G PCB에서 정밀한 트레이스 라인과 직선 벽면을 확보하기 위해 반적층 제조 방식을 적용합니다. 반적층 제조 방식은 기존 제조 방식에서 흔히 발생하는 사다리꼴 단면 형성 문제를 해결하여 트랙 임피던스에 긍정적인 영향을 미치는 장점이 있습니다. 

● 5G PCB의 높은 품질을 보장하기 위해 기판에 대한 강력한 자동 검사를 실시합니다. 이는 기판의 오류 및 비효율성을 감지하고 수정하는 데에도 도움이 됩니다. 수동 검사와 달리 자동 검사는 생산 과정에서 시간과 비용을 대폭 절감해 줍니다. 

다층 5G PCB

5G 네트워크 사양에 따르면 5G 장치와 인프라는 더 높은 주파수, 고온 환경, 그리고 채널당 높은 대역폭에서 작동해야 합니다. 이러한 이유로 5G 장치와 인프라는 5G 네트워크의 요구 사항을 충족하기 위해 다층 PCB를 필요로 합니다. 5G PCB는 3개 이상의 층이 적층되어 하나의 기판을 이루는 다층 PCB입니다. 다층 5G PCB의 층 수는 적용 분야에 따라 달라집니다. 다층 PCB의 각 층에는 회로 부품이 실장됩니다.

다층 PCB는 여러 층이 쌓여 있어 단층 및 복층 PCB에 비해 강도가 매우 뛰어나기 때문에 대형 회로 부품을 수용할수 있습니다. 다층 PCB의 고유한 설계 및 특성은 5G PCB와 같은 복잡한 애플리케이션에 이상적입니다.

다층 PCB는 5G PCB와 같은 고주파 기판 제조에 여러 가지 장점을 제공합니다. 그중 일부는 다음과 같습니다. 

● 이를 통해 5G PCB에서 효율적이고 탁월한 전력 분배가 가능합니다.

● 이 제품들은 5G 기기 및 기타 고주파 보드 애플리케이션에 상당한 전력을 공급합니다.

● 이러한 기판은 5G 보드와 장치가 고속 및 대용량으로 작동할 수 있도록 합니다. 이는 주로 다층 구조 덕분에 더많은 회로 연결이 가능하기 때문입니다.

● 이를 통해 5G PCB에서 적절한 열 관리가 가능합니다.

● 다층 PCB는 5G PCB에서 고속 트레이스를 분리하여 아날로그 및 디지털 신호 경로를 서로 멀리 배치하는 동시에 DC 및 DC 회로를 분리하는데 도움이 됩니다. 

그림 4. 5G PCB

5G PCB의 응용 분야

5G PCB는 다양한 산업 분야에서 여러 용도로 사용됩니다. 아래는 5G PCB 보드의 대표적인 응용 분야입니다. 

고속 셀룰러 네트워크

5G의 향상된 속도는 메시지 전송 및 통화와 같은 서비스에서 더욱 빠른 통신을 보장합니다. 이러한 고속 통신 덕분에 통화 및 대량 문자 메시지 전송이 더욱 신속해지고, 메시지 누락이나 통화 끊김과 같은 문제도 발생하지 않습니다.

스마트 홈

5G PCB는 휴대폰이나 아이패드 같은 기기를 무선으로 가정 내 스마트 기기에 연결하여 집안 활동을 모니터링하고 제어할수 있게 해줍니다. 5G 네트워크의 초고속 속도 덕분에 휴대전화로 CCTV 영상을 실시간으로 시청할수도 있습니다. 

기호 논리학

5G 모바일 기기는 고속 5G 네트워크에 연결하여 모바일 기기에서 원활한 물류 추적이 가능합니다. 또한, 휴대폰으로 온라인에서 배송을 효율적으로 관리하고 배송하는 것도 가능해집니다. 

오락 

5G 네트워크의 초고속 덕분에 5G PCB가 탑재된 모바일 기기에서 끊김 없이 넷플릭스의 좋아하는 라이브 쇼와 영화를 시청할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 좋아하는 영상을 비교할수 없는 속도로 다운로드할 수도 있습니다. 

의학외과

고속 5G는 수술이나 장기 이식 시술시 환자에게 실시간 영상을 보여주는데 도움이 됩니다. 

마지막으로

세계는 5G 네트워크로 빠르게 나아가고 있으며, 이는 전자 산업에 놀라운 기회를 제공합니다. 하지만 동시에 PCB 제조업체에게는 5G에 적합한 PCB를 제조해야 하는 과제도 안겨줍니다. 이 글에서는 5G가 제공하는 막대한 기회를 살펴보고, 제조업체가 5G PCB 설계에서 직면하는 몇 가지 과제와 이를 해결하여 다양한 애플리케이션에 적합하고 효율적인 5G PCB를 설계하는 방법을 살펴보았습니다. 5G PCB 설계에서 제조업체가 마주하는 과제로는 열 관리 문제, EMI 차폐, 초고주파, 채널별 대역폭 등이 있습니다. 

이 글에서 제시된 권장 설계 팁을 따르면 PCB 제조업체는 5G 네트워크의 요구 사항을 충족하고 5G가 제공하는 막대한 기회를 활용할 수 있는 우수한 성능의 5G PCB를 생산할수 있습니다. 신뢰할 수 있는 5G PCB가 필요하시다면,PCB 제조업체 5G PCB 관련 모든 요구사항을 충족시켜 드리겠습니다. PCB GOGO  PCBgogo가 최선의 선택입니다. PCBgogo는 다음과 같은 서비스를 제공합니다.빠른 제작 PCB 프로토타입최단 2~3일 내에 제작 가능합니다. 프로젝트가 긴급한 경우 12시간 및 24시간 특급 서비스도 제공합니다. 당사는 최첨단 시설에서 최신 장비와 공정을 활용하여 모든 PCB 프로토타입 제작 요구사항을 처리합니다.

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