Fabrication de PCB pour la 5G

Selon les experts du secteur, 40 % de la population mondiale utilisera les réseaux 5G d'ici 2024. Cette demande accrue entraînera de multiples changements pour les consommateurs, les détaillants et les concepteurs de composants, y compris les fabricants de cartes de circuits imprimés (PCB). En savoir plus sur la 5G et son impact sur les matériaux et la production de PCB.

Qu'est-ce que la 5G ?

La 5G est la cinquième génération de technologie haut débit mobile et est disponible dans des variantes à bande basse, moyenne et haute bande. Cette technologie émergente utilise des sites cellulaires divisés en unités distinctes qui envoient des données codées par ondes radio via des connexions filaires et sans fil.

Par rapport à la 4G, la 5G offre :

• Grandes vitesses : En raison de ses canaux plus larges, la 5G est beaucoup plus rapide que les réseaux précédents, répondant aux demandes des utilisateurs en moins d'une seconde. Par rapport à la vitesse de pointe de 1 gigabit par seconde (Gbit/s) de la 4G, la 5G peut atteindre environ 20 Gbit/s à son débit le plus rapide.
• Latence réduite : Les réseaux 5G sont actuellement inférieurs à 6 GHz ou mmWave, ce qui les rend plus réactifs qu'un réseau 4G uniquement. Cela améliore l'expérience utilisateur et permet à la technologie de fonctionner dans les secteurs et les applications où la demande de fiabilité est plus forte.
• Connectivité accrue : Les vitesses accrues et la latence réduite de la 5G créent une connexion plus solide qui ouvre la technologie compatible 5G à davantage de logiciels cloud, d'outils d'apprentissage automatique et d'appareils et de capteurs intelligents.
• Meilleure portée : L'un des avantages les plus importants de la connectivité 5G est l'amélioration de la portée des communications et de l'itinérance cellulaire vers Wi-Fi. Les réseaux 5G peuvent accéder à des zones autrefois coupées des connexions numériques, apportant une technologie essentielle aux industries vitales.

Bien que différente de la technologie 4G, la 5G ne la remplace pas complètement. Dans l'état actuel de la 5G, la plupart des appareils compatibles ont encore besoin d'une couverture 4G pour des performances optimales.

Pourquoi la 5G est-elle importante pour les PCB ?

Ces améliorations de connexion modifient le paysage de la conception de circuits imprimés 5G. À mesure que la 5G devient plus largement utilisée, la demande augmente, élevant la norme pour la conception de circuits imprimés adaptables. Alors que les PCB 4G utilisent une unité de bande de base, une unité radio à distance, une antenne, un fil de cuivre et une fibre optique, les PCB 5G ont des unités centralisées et décentralisées avec des unités de contrôle à large bande et une informatique de pointe mobile. Les PCB 5G nécessitent également plus de stations de base car, malgré des fréquences plus élevées, une couverture et des antennes plus importantes sont nécessaires.

Les concepteurs de circuits imprimés, les fabricants et les autres ingénieurs de l'industrie ne peuvent pas se permettre d'ignorer la 5G, car elle affectera bientôt tous les domaines du processus de production :

• Sensibilisation client : Alors que les clients deviennent plus conscients de la couverture 5G et que les appareils compatibles 5G sont plus facilement disponibles sur le marché, les fabricants de PCB doivent prendre des mesures pour répondre aux demandes croissantes et évolutives du marché grand public. Les technologies, ainsi que les processus et équipements utilisés pour les prendre en charge, doivent être rapidement adaptables à mesure que les réseaux 5G évoluent et s'étendent à davantage de zones et d'appareils.
• Trafic de données : Les experts prévoient que la 5G gérera un quart de tout le trafic de données mobiles d'ici 2024 grâce à sa vitesse, sa faible latence, sa polyvalence et sa fiabilité. Ces données comprendront la vidéo, les jeux mobiles, les télécommunications et l'utilisation des navigateurs et des applications. Cette augmentation du trafic de données oblige les fabricants de circuits imprimés et les concepteurs d'appareils à rationaliser les processus existants et à en créer de nouveaux pour maintenir des performances fiables sans retard de transmission de données ni connectivité inégale.
• Applications industrielles : Vous entendez souvent la terminologie 5G utilisée lorsque vous parlez de smartphones et d'autres appareils électroniques utilisateur, mais ces améliorations ont étendu la couverture 5G à plusieurs secteurs, notamment les secteurs de la santé, de l'automobile, de la fabrication, de la vente au détail, du divertissement et des communications. Une utilisation plus large équivaut à une demande plus élevée pour la technologie PCB et les fabricants de PCB par extension. Il introduit également des innovations modernes en matière de PCB dans des secteurs qui n'utilisent pas actuellement la technologie à son plein potentiel, comme l'agriculture, élargissant ainsi le champ d'application de la 5G et des PCB.

Comment la 5G affectera les fabricants de PCB

Les fabricants de PCB peuvent suivre cette technologie en évolution rapide en mettant en œuvre des processus de conception, de matériaux, de procédures et de production qui continueront de croître avec la technologie 5G. Voici quelques changements dont la fabrication de PCB devrait tenir compte :

• Modèles plus petits : L'électronique grand public, y compris les smartphones, les appareils de fitness portables et les haut-parleurs intelligents, est en constante évolution à mesure que les fabricants rivalisent avec diverses innovations et des choix de conception audacieux. Considérez la dernière tendance des smartphones pliables. Les PCB traditionnels sont trop rigides, il faut donc envisager des matériaux de PCB 5G plus flexibles. Les appareils deviennent également plus puissants et compacts, nécessitant des circuits imprimés plus petits et plus fins qui ne sacrifient pas les performances, d'autant plus que de nouvelles fonctionnalités et tendances arrivent sur le marché.
• Traces plus fines : De nombreux appareils 5G nécessitent des circuits imprimés d'interconnexion haute densité (HDI) car ils ont des traces plus fines pour éviter les pertes de signaux et les transmissions retardées. Les processus PCB traditionnels, y compris la conception soustractive, peuvent créer des pistes croisées sur le PCB qui interfèrent avec les performances 5G. Les fabricants peuvent lutter contre cela en utilisant un processus de fabrication semi-additif (mSAP) pour créer des traces plus droites et plus précises pour une densité de circuit maximale.
• Systèmes AOI : Des systèmes d'inspection optique automatisés avancés (AOI) inspectent les PCB pendant le processus de fabrication pour détecter, identifier et réparer tout problème - que ce soit dans la conception, les performances ou la comparaison avec la conception prévue - avant de passer à la production de masse. Ils sont supérieurs à l'inspection manuelle car ils nécessitent un minimum de temps et d'implication des employés. Les installations de fabrication doivent optimiser leurs processus AOI et les condenser sur le moins de plates-formes possible pour continuer à économiser les ressources et l'espace au sol. La 5G nécessite des systèmes AOI encore plus sophistiqués pour détecter et corriger même les petits défauts d'alignement afin d'isoler les problèmes plus rapidement.

Les défis et les opportunités de la 5G pour les PCB

À mesure que la 5G devient une partie plus importante de la fabrication de PCB, les producteurs sont susceptibles de rencontrer plusieurs défis et opportunités.

Défis de la technologie PCB 5G

Deux défis importants pour les conceptions de circuits imprimés 5G concernent le boîtier d'antenne et les matériaux de gestion thermique :

• Boîtier d'antenne : La technologie 5G utilise des fréquences extrêmement élevées (EHF), ce qui nécessite davantage de stations de base et d'antennes réseau pour fonctionner efficacement. Les fabricants de circuits imprimés devront créer un boîtier d'antenne actif plus grand pour héberger ces unités de réseau d'antennes multiples (AAU).
• Gestion thermique : Étant donné que la 5G produit plus de puissance et de vitesse avec une latence réduite, les fabricants doivent analyser les matériaux existants et apporter des modifications de conception qui favorisent une meilleure gestion thermique. Cela inclut les structures de dissipation thermique et les matériaux à faibles constantes diélectriques pour éliminer les signaux perdus et empêcher la panne des PCB.

Opportunités des PCB 5G

Pour les consommateurs, l'adaptation des conceptions de circuits imprimés pour s'adapter aux réseaux 5G présente des avantages évidents :un appareil plus performant et doté de fonctionnalités plus innovantes sans que des problèmes de performances ne ralentissent son système. Bien que les fabricants puissent bénéficier d'avantages similaires sur divers équipements de production, l'avantage le plus important provient de la demande des consommateurs.

Le marché des PCB continuera de croître en raison de la demande croissante d'appareils plus puissants et adaptables et des composants qui les alimentent. À mesure que de plus en plus de consommateurs de tous les secteurs migrent vers les appareils 5G, le besoin de PCB augmentera naturellement avec lui.

En plus de répondre à la demande des consommateurs et de réaliser de meilleurs bénéfices, les installations de production qui disposent des outils et des processus nécessaires pour s'adapter à la technologie, au lieu d'être à la traîne, continueront de croître à mesure que les tendances changent et que la couverture s'étend.

Contactez Millennium Circuits pour en savoir plus

Bien que le haut débit 5G assure toujours sa place dans le monde des appareils numériques et de la connectivité, ses vitesses plus rapides, son expérience utilisateur améliorée et sa fiabilité auront un effet durable sur l'industrie des PCB. Les fabricants doivent s'efforcer d'affiner les processus et les ressources pour que votre entreprise reste compétitive et adaptable en utilisant des matériaux plus résistants à la chaleur et des conceptions changeantes pour créer de meilleurs signaux et réduire les performances en retard.

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