Производство печатных плат для 5G

По мнению отраслевых экспертов, к 2024 году 40% населения мира будут использовать сети 5G. Этот повышенный спрос вызовет многочисленные изменения для потребителей, розничных продавцов и разработчиков компонентов, включая производителей печатных плат (PCB). Узнайте больше о 5G и его влиянии на материалы и производство печатных плат.

Что такое 5G?

5G — это технология мобильного широкополосного доступа пятого поколения, доступная в низкочастотном, среднечастотном и высокочастотном диапазонах. В этой новой технологии используются узлы сотовой связи, разделенные на отдельные блоки, которые отправляют закодированные данные с помощью радиоволн по проводным и беспроводным соединениям.

По сравнению с 4G 5G предлагает:

• Высокие скорости: Благодаря большим каналам 5G работает намного быстрее, чем предыдущие сети, отвечая на запросы пользователей менее чем за секунду. По сравнению с пиковой скоростью 4G – 1 Гбит/с, максимальная скорость – 20 Гбит/с.
• Меньшая задержка: Сети 5G в настоящее время работают на частотах менее 6 ГГц или миллиметровых волнах, что делает их более отзывчивыми, чем сети только 4G. Это улучшает взаимодействие с пользователем и позволяет технологии работать в отраслях и приложениях с более высокими требованиями к надежности.
• Расширенные возможности подключения: Повышенная скорость 5G и уменьшенная задержка создают более прочное соединение, которое открывает доступ к технологиям с поддержкой 5G большему количеству облачного программного обеспечения, инструментов машинного обучения, интеллектуальных устройств и датчиков.
• Более широкий охват: Одним из наиболее значительных преимуществ подключения 5G является улучшенная связь и роуминг между сотовой связью и WiFi. Сети 5G могут получить доступ к областям, которые когда-то были отрезаны от цифровых соединений, что позволяет использовать критически важные технологии в спасательных отраслях.

Хотя технология 5G отличается от технологии 4G, она не является ее полной заменой. В текущем состоянии 5G большинству устройств с поддержкой 4G по-прежнему требуется покрытие 4G для оптимальной работы.

Почему 5G важен для печатных плат?

Эти улучшения подключения меняют ландшафт проектирования печатных плат 5G. По мере того, как 5G становится все более широко используемым, растет спрос, повышая стандарты адаптируемой конструкции печатных плат. В то время как печатные платы 4G используют блок основной полосы частот, удаленный радиоблок, антенну, медный провод и оптоволокно, печатные платы 5G имеют централизованные и децентрализованные блоки с широкополосными блоками управления и мобильными граничными вычислениями. Для печатных плат 5G также требуется больше базовых станций, потому что, несмотря на более высокие частоты, требуется большее покрытие и антенны.

Разработчики печатных плат, производители и другие отраслевые инженеры не могут позволить себе игнорировать 5G, поскольку вскоре он затронет все области производственного процесса:

• Осведомленность клиентов: По мере того, как клиенты все больше узнают о покрытии 5G, а устройства с поддержкой 5G становятся все более доступными на рынке, производители печатных плат должны предпринимать шаги, чтобы не отставать от растущих и меняющихся требований потребительского рынка. Технологии, а также процессы и оборудование, используемые для их поддержки, должны быстро адаптироваться по мере того, как сети 5G меняются и расширяются для большего количества областей и устройств.
• Трафик данных: Эксперты прогнозируют, что к 2024 году 5G будет обрабатывать четверть всего мобильного трафика данных благодаря его скорости, низкой задержке, универсальности и надежности. Эти данные будут включать видео, мобильные игры, телекоммуникации, а также использование браузеров и приложений. Этот всплеск трафика данных требует от производителей печатных плат и разработчиков устройств рационализации существующих процессов и создания новых для обеспечения надежной работы без задержек передачи данных или нестабильного подключения.
• Промышленные приложения: Вы часто слышите терминологию 5G, используемую при обсуждении смартфонов и другой пользовательской электроники, но эти улучшения расширили охват 5G на несколько секторов, включая здравоохранение, автомобилестроение, производство, розничную торговлю, развлечения и коммуникацию. Более широкое использование соответствует более высокому спросу на технологию печатных плат и производителей печатных плат. Он также представляет современные инновации в области печатных плат в отраслях, которые в настоящее время не используют технологии в полной мере, например в сельском хозяйстве, расширяя возможности как для 5G, так и для печатных плат.

Как 5G повлияет на производителей печатных плат

Производители печатных плат могут идти в ногу с этой быстро развивающейся технологией, внедряя процессы проектирования, материалов, процедур и производства, которые будут продолжать развиваться вместе с технологией 5G. Вот несколько изменений, которые следует учитывать при производстве печатных плат:

• Дизайн меньшего размера: Бытовая электроника, включая смартфоны, носимые устройства для фитнеса и умные колонки, постоянно меняется, поскольку производители конкурируют с различными инновациями и смелыми дизайнерскими решениями. Рассмотрим последнюю тенденцию складных смартфонов. Традиционные печатные платы слишком жесткие, поэтому необходимо рассмотреть более гибкие материалы для печатных плат 5G. Устройства также становятся все более мощными и компактными, что требует меньших и более тонких печатных плат, которые не жертвуют производительностью, особенно с появлением на рынке новых функций и тенденций.
• Тонкие следы: Для многих устройств 5G требуются печатные платы межсоединений высокой плотности (HDI), поскольку они имеют более тонкие дорожки для предотвращения потери сигналов и задержки передачи. Традиционные процессы печатных плат, включая субтрактивный дизайн, могут создавать на печатной плате пересекающиеся дорожки, которые мешают производительности 5G. Производители могут бороться с этим, используя полуаддитивный производственный процесс (mSAP), чтобы создавать более прямые и точные дорожки для максимальной плотности схем.
• Системы AOI: Усовершенствованные автоматизированные системы оптического контроля (AOI) проверяют печатные платы в процессе производства для обнаружения, выявления и устранения любых проблем — будь то в конструкции, производительности или сравнении с предполагаемой конструкцией — прежде чем переходить к массовому производству. Они превосходят ручную проверку, поскольку требуют минимального времени и участия сотрудников. Производственные предприятия должны оптимизировать свои процессы AOI и свести их к как можно меньшему количеству платформ, чтобы продолжать экономить ресурсы и занимаемую площадь. Для 5G требуются еще более сложные системы AOI, чтобы обнаруживать и исправлять даже небольшие несоответствия, чтобы быстрее изолировать проблемы.

Вызовы и возможности 5G для печатных плат

Поскольку 5G становится все более важной частью производства печатных плат, производители, вероятно, столкнутся с рядом проблем и возможностей.

Проблемы технологии печатных плат 5G

Две серьезные проблемы при проектировании печатных плат 5G связаны с корпусом антенны и материалами для управления температурным режимом:

• Антенный блок: Технология 5G использует чрезвычайно высокие частоты (КВЧ), для эффективной работы которых требуется больше базовых станций и антенных решеток. Производителям печатных плат потребуется создать большую активную антенную коробку для размещения этих модулей с несколькими антенными решетками (AAU).
• Управление температурным режимом: Поскольку 5G обеспечивает большую мощность и скорость с меньшей задержкой, производителям необходимо анализировать существующие материалы и вносить изменения в конструкцию, которые способствуют лучшему управлению температурой. Сюда входят теплорассеивающие конструкции и материалы с низкой диэлектрической проницаемостью для устранения потерь сигналов и предотвращения выхода из строя печатной платы.

Возможности печатных плат 5G

Для потребителей адаптация конструкции печатных плат для работы в сетях 5G имеет явные преимущества — устройство работает лучше и имеет более инновационные функции без проблем с производительностью, замедляющих работу системы. Хотя производители могут пользоваться одинаковыми преимуществами для различного производственного оборудования, наиболее существенным преимуществом является потребительский спрос.

Рынок печатных плат будет продолжать расти из-за растущего спроса на более мощные, адаптируемые устройства и компоненты, которые их питают. По мере того, как все больше потребителей из разных отраслей переходят на устройства 5G, потребность в печатных платах естественным образом будет расти вместе с этим.

Помимо удовлетворения потребительского спроса и увеличения прибыли, производственные мощности, располагающие инструментами и процессами для адаптации к технологиям, а не отстающие от них, будут продолжать расти по мере изменения тенденций и расширения охвата.

Свяжитесь с Millennium Circuits, чтобы узнать больше

Хотя широкополосная связь 5G по-прежнему занимает свое место в мире цифровых устройств и средств связи, ее более высокие скорости, улучшенный пользовательский интерфейс и надежность окажут долгосрочное влияние на индустрию печатных плат. Производителям следует стремиться к совершенствованию процессов и ресурсов, чтобы ваш бизнес оставался конкурентоспособным и адаптируемым, используя более термостойкие материалы и изменяя конструкцию, чтобы улучшить качество сигналов и уменьшить отставание в производительности.

Ознакомьтесь с нашими продуктами и услугами или свяжитесь с Millennium Circuits, чтобы узнать, как 5G может повлиять на ваш проект.