Fabrication PCB à l'ère de la 5G : tendances et défis

Selon des experts de l'industrie, 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 circuits imprimés (PCB). En savoir plus sur la 5G et son impact sur les matériaux et la production PCB.

 

Qu'est-ce que la 5G ?

La 5G est la cinquième génération de technologie de large bande mobile et est disponible en variations basse bande, bande moyenne et haute bande. Cette technologie émergente utilise des sites cellulaires divisés en unités séparées qui envoient des données encodées via des ondes radio à travers des connexions filaires et sans fil.

Comparée à la 4G, la 5G offre :

• Vitesses élevées : En raison de ses canaux plus larges, la 5G est bien plus rapide que les réseaux précédents, répondant aux demandes des utilisateurs en moins d'une seconde. Comparée au pic de 1 Gbit/s de la 4G, la 5G peut atteindre environ 20 Gbit/s à son maximum.
• Latence plus faible : Les réseaux 5G sont actuellement sub-6 GHz ou mmWave, les rendant plus réactifs qu'un réseau 4G uniquement. Cela améliore l'expérience utilisateur et permet à la technologie de fonctionner dans des industries et applications avec une demande plus forte de fiabilité.
• Connectivité accrue : Les vitesses accrues et la latence réduite de la 5G créent une connexion plus forte qui ouvre la technologie 5G à plus de logiciels cloud, d'outils d'apprentissage automatique et d'appareils et capteurs intelligents.
• Meilleure portée : L'un des avantages les plus significatifs de la connectivité 5G est la portée améliorée pour les communications et l'itinérance cellulaire vers WiFi. Les réseaux 5G peuvent accéder à des zones autrefois coupées des connexions numériques, apportant une technologie critique aux industries vitales.

Bien que différente de la technologie 4G, la 5G n'en est pas un remplacement complet. Dans l'état actuel de la 5G, la plupart des appareils activés ont encore besoin de la couverture 4G pour une performance optimale.

 

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

Ces améliorations de connectivité changent le paysage pour la conception PCB 5G. À mesure que la 5G devient plus largement utilisée, la demande augmente, relevant la norme pour une conception PCB adaptable. Alors que les PCB 4G utilisent une unité de bande de base, une unité radio distante, une antenne, du fil de cuivre et de la fibre optique, les PCB 5G ont des unités centralisées et décentralisées avec des unités de contrôle à large bande et de l'informatique de pointe mobile. Les PCB 5G nécessitent également plus de stations de base car — malgré des fréquences plus élevées — plus de couverture et d'antennes sont nécessaires.

Les concepteurs, fabricants et autres ingénieurs de l'industrie PCB ne peuvent pas se permettre d'ignorer la 5G, car elle affectera bientôt chaque domaine du processus de production :

• Sensibilisation des clients : À mesure que les clients deviennent plus conscients de la couverture 5G et que les appareils 5G sont plus facilement disponibles sur le marché, les fabricants de PCB doivent prendre des mesures pour suivre les demandes accrues et évoluantes du marché consommateur. Les technologies — et les processus et équipements utilisés pour les soutenir — doivent être rapidement adaptables alors que les réseaux 5G changent et s'étendent à plus de zones et d'appareils.
• Trafic de données : Les experts prévoient que la 5G gérera un quart de tout le trafic de données mobile d'ici 2024 grâce à sa vitesse, sa faible latence, sa polyvalence et sa fiabilité. Ces données incluront la vidéo, les jeux mobiles, les télécommunications et l'utilisation des navigateurs et applications. Cette pointe de trafic de données exige que les fabricants de PCB et les concepteurs d'appareils rationalisent les processus existants et en établissent de nouveaux pour maintenir une performance fiable sans transmission de données saccadée ni connectivité inégale.
• Applications industrielles : On entend souvent la terminologie 5G lorsqu'on discute des smartphones et autres appareils électroniques utilisateurs, mais ces améliorations ont étendu la couverture 5G à de multiples secteurs, y compris la santé, l'automobile, la fabrication, la vente au détail, le divertissement et les communications. Une utilisation plus large équivaut à une demande plus élevée pour la technologie PCB et les fabricants de PCB par extension. Cela introduit également les innovations PCB modernes dans des industries qui n'utilisent pas actuellement la technologie à son plein potentiel, comme l'agriculture, élargissant le champ d'application pour la 5G et les 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 à croître avec la technologie 5G. Quelques changements que la fabrication PCB devrait prendre en compte incluent :

• Conceptions plus petites : L'électronique grand public, y compris les smartphones, les appareils portables de fitness et les haut-parleurs intelligents, change constamment alors que les fabricants rivalisent avec diverses innovations et choix de conception audacieux. Considérez la dernière tendance des smartphones pliables. Les PCB traditionnels sont trop rigides, donc des matériaux PCB 5G plus flexibles doivent être envisagés. Les appareils deviennent également plus puissants et compacts, nécessitant des PCB plus petits et plus minces qui ne sacrifient pas la performance, surtout avec l'arrivée de nouvelles fonctionnalités et tendances sur le marché.
• Pistes plus fines : De nombreux appareils 5G nécessitent des PCB à interconnexion haute densité (HDI) car ils ont des pistes plus fines pour prévenir les signaux perdus et les transmissions retardées. Les processus PCB traditionnels, y compris la conception soustractive, peuvent créer des pistes croisées sur le PCB qui interfèrent avec la performance 5G. Les fabricants peuvent combattre cela en utilisant un processus de fabrication semi-additif (mSAP) pour créer des pistes plus droites et plus précises pour une densité de circuit maximale.
• Systèmes AOI : Les systèmes avancés d'inspection optique automatisée (AOI) inspectent les PCB pendant le processus de fabrication pour détecter, identifier et réparer tout problème — soit dans la conception, la performance ou la comparaison à la conception prévue — avant de passer à la production de masse. Ils sont supérieurs à l'inspection manuelle car ils nécessitent un temps et une implication des employés minimes. Les installations de fabrication devraient optimiser leurs processus AOI et les condenser en aussi peu de plateformes que possible pour continuer à économiser les ressources et l'espace au sol. La 5G nécessite des systèmes AOI encore plus sophistiqués pour attraper et corriger même de petits désalignements et isoler les problèmes plus rapidement.

 

Les défis et opportunités de la 5G pour les PCB

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

 

Défis de la technologie PCB 5G

Deux défis significatifs pour les conceptions PCB 5G concernent la boîte d'antenne et les matériaux de gestion thermique :

• Boîte d'antenne : La technologie 5G utilise des fréquences extrêmement élevées (EHF), ce qui nécessite plus de stations de base et d'antennes réseau pour fonctionner efficacement. Les fabricants de PCB devront créer une boîte d'antenne active plus grande pour loger ces multiples unités de réseau d'antennes (AAU).
• Gestion thermique : Comme la 5G génère plus de puissance et de vitesse avec une latence réduite, les fabricants doivent analyser les matériaux existants et apporter des changements de conception qui favorisent une meilleure gestion thermique. Cela inclut les structures de dissipation de chaleur et les matériaux à constantes diélectriques faibles pour éliminer les signaux perdus et prévenir la défaillance des PCB.

 

Opportunités PCB 5G

Pour les consommateurs, l'adaptation des conceptions PCB pour accommoder les réseaux 5G a des avantages clairs — un appareil qui fonctionne mieux et a plus de fonctionnalités innovantes sans problèmes de performance ralentissant son système. Bien que les fabricants puissent bénéficier d'avantages similaires sur divers équipements de production, le bénéfice le plus significatif vient de la demande des consommateurs.

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

En plus de répondre à la demande des consommateurs et d'obtenir de meilleurs profits, les installations de production qui ont les outils et processus en place pour s'adapter à la technologie — au lieu de prendre du retard — continueront à croître à mesure que les tendances changent et que la couverture s'étend.

 

Contactez Millennium Circuits pour en savoir plus

Bien que la large bande 5G soit encore en train de se faire une 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 PCB. Les fabricants devraient s'efforcer de raffiner les processus et ressources pour garder votre entreprise compétitive et adaptable en utilisant des matériaux plus résistants thermiquement et en modifiant les conceptions pour créer de meilleurs signaux et réduire les performances saccadées.

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