Fabricação de PCB para 5G

De acordo com especialistas do setor, 40% da população global utilizará redes 5G até 2024. Esse aumento da demanda causará várias mudanças para consumidores, varejistas e designers de componentes, incluindo fabricantes de placas de circuito impresso (PCB). Saiba mais sobre o 5G e seu impacto nos materiais e na produção de PCBs.

O que é 5G?

O 5G é a quinta geração da tecnologia de banda larga móvel e está disponível em variações de banda baixa, banda média e banda alta. Essa tecnologia emergente usa sites de celular divididos em unidades separadas que enviam dados codificados por meio de ondas de rádio por meio de conexões com e sem fio.

Comparado ao 4G, o 5G oferece:

• Altas velocidades: Por causa de seus canais maiores, o 5G é muito mais rápido do que as redes anteriores, respondendo às solicitações dos usuários em menos de um segundo. Em comparação com a velocidade de pico de 1 Gigabit por segundo (Gbps) do 4G, o 5G pode atingir cerca de 20 Gbps na velocidade máxima.
• Baixa latência: As redes 5G são atualmente sub-6 GHz ou mmWave, tornando-as mais responsivas do que uma rede somente 4G. Isso melhora a experiência do usuário e permite que a tecnologia funcione em setores e aplicativos com maior demanda por confiabilidade.
• Aumento da conectividade: As velocidades aumentadas e a latência reduzida do 5G criam uma conexão mais forte que abre a tecnologia habilitada para 5G a mais software em nuvem, ferramentas de aprendizado de máquina e dispositivos e sensores inteligentes.
• Melhor alcance: Uma das vantagens mais significativas da conectividade 5G é o alcance aprimorado para comunicações e roaming de celular para WiFi. As redes 5G podem acessar áreas antes cortadas das conexões digitais, trazendo tecnologia crítica para indústrias que salvam vidas.

Embora diferente da tecnologia 4G, o 5G não é um substituto completo para ela. No estado atual do 5G, a maioria dos dispositivos habilitados ainda precisa de cobertura 4G para um desempenho ideal.

Por que o 5G é importante para PCBs?

Essas melhorias de conexão mudam o cenário para o design de PCB 5G. À medida que o 5G se torna mais amplamente utilizado, a demanda aumenta, elevando o padrão de design de PCB adaptável. Enquanto os PCBs 4G utilizam uma unidade de banda base, unidade de rádio remota, antena, fio de cobre e fibra ótica, os PCBs 5G possuem unidades centralizadas e descentralizadas com unidades de controle de banda larga e computação de borda móvel. Os PCBs 5G também exigem mais estações base porque - apesar das frequências mais altas - são necessárias mais cobertura e antenas.

Designers de PCB, fabricantes e outros engenheiros do setor não podem ignorar o 5G, pois em breve afetará todas as áreas do processo de produção:

• Conhecimento do cliente: À medida que os clientes se tornam mais conscientes da cobertura 5G e os dispositivos habilitados para 5G estão mais prontamente disponíveis no mercado, os fabricantes de PCBs devem tomar medidas para acompanhar as demandas crescentes e em evolução do mercado consumidor. As tecnologias — e os processos e equipamentos usados ​​para apoiá-las — devem ser rapidamente adaptáveis ​​à medida que as redes 5G mudam e se expandem para mais áreas e dispositivos.
• Tráfego de dados: Especialistas preveem que o 5G lidará com um quarto de todo o tráfego de dados móveis até 2024, graças à sua velocidade, baixa latência, versatilidade e confiabilidade. Esses dados incluirão vídeo, jogos para celular, telecomunicações e uso de navegador e aplicativo. Esse aumento no tráfego de dados exige que os fabricantes de PCBs e designers de dispositivos simplifiquem os processos existentes e estabeleçam novos para manter um desempenho confiável, livre de atraso na transmissão de dados ou conectividade irregular.
• Aplicações do setor: Você costuma ouvir a terminologia 5G usada ao discutir smartphones e outros eletrônicos do usuário, mas essas melhorias expandiram a cobertura 5G em vários setores, incluindo os setores de saúde, automotivo, manufatura, varejo, entretenimento e comunicação. O uso mais amplo equivale a uma maior demanda por tecnologia de PCB e fabricantes de PCB por extensão. Ele também introduz inovações modernas de PCB em setores que atualmente não estão usando a tecnologia em todo o seu potencial, como a agricultura, ampliando o escopo para 5G e PCBs.

Como o 5G afetará os fabricantes de PCB

Os fabricantes de PCBs podem acompanhar essa tecnologia em rápida evolução implementando processos de design, material, procedimentos e produção que continuarão a crescer com a tecnologia 5G. Algumas mudanças que a fabricação de PCBs devem considerar incluem:

• Designs menores: Eletrônicos de consumo, incluindo smartphones, dispositivos de fitness vestíveis e alto-falantes inteligentes, estão sempre mudando à medida que os fabricantes competem com várias inovações e opções de design ousadas. Considere a última tendência de smartphones dobráveis. PCBs tradicionais são muito rígidos, portanto, materiais de PCB 5G mais flexíveis devem ser considerados. Os dispositivos também estão se tornando mais poderosos e compactos, exigindo PCBs menores e mais finos que não sacrificam o desempenho, especialmente à medida que novos recursos e tendências chegam ao mercado.
• Traços mais finos: Muitos dispositivos 5G exigem PCBs de interconexão de alta densidade (HDI) porque têm traços mais finos para evitar sinais perdidos e transmissões atrasadas. Os processos tradicionais de PCB, incluindo design subtrativo, podem criar faixas cruzadas no PCB que interferem no desempenho do 5G. Os fabricantes podem combater isso usando um processo de fabricação semi-aditivo (mSAP) para criar traços mais retos e precisos para densidade máxima do circuito.
• Sistemas AOI: Sistemas avançados de inspeção óptica automatizada (AOIs) inspecionam PCBs durante o processo de fabricação para detectar, identificar e reparar quaisquer problemas - seja no design, desempenho ou comparação com o design pretendido - antes de passar para a produção em massa. Eles são superiores à inspeção manual porque exigem o mínimo de tempo e envolvimento dos funcionários. As instalações de fabricação devem otimizar seus processos de AOI e condensá-los no menor número possível de plataformas para continuar conservando recursos e espaço físico. O 5G requer sistemas AOI ainda mais sofisticados para detectar e corrigir até mesmo pequenos desalinhamentos para isolar problemas mais rapidamente.

Os desafios e oportunidades do 5G para PCBs

À medida que o 5G se torna uma parte mais proeminente da fabricação de PCBs, os produtores provavelmente encontrarão vários desafios e oportunidades.

Desafios da tecnologia 5G PCB

Dois desafios significativos para projetos de PCB 5G lidam com a caixa da antena e os materiais de gerenciamento térmico:

• Caixa de antena: A tecnologia 5G utiliza frequência extremamente alta (EHF), o que requer mais estações base e antenas de matriz para operar de forma eficaz. Os fabricantes de PCB precisarão criar uma caixa de antena ativa maior para abrigar essas várias unidades de matriz de antenas (AAU).
• Gestão térmica: Como o 5G gera mais potência e velocidade com latência reduzida, os fabricantes precisam analisar os materiais existentes e fazer alterações no projeto que promovam um melhor gerenciamento térmico. Isso inclui estruturas e materiais de dissipação de calor com baixas constantes dielétricas para eliminar sinais perdidos e evitar a quebra de PCB.

Oportunidades de PCB 5G

Para os consumidores, adaptar os designs de PCB para acomodar redes 5G tem vantagens claras - um dispositivo com melhor desempenho e recursos mais inovadores, sem problemas de desempenho que diminuem a velocidade do sistema. Embora os fabricantes possam desfrutar de benefícios semelhantes em vários equipamentos de produção, o benefício mais significativo vem da demanda do consumidor.

O mercado de PCBs continuará a crescer devido à crescente demanda por dispositivos mais poderosos e adaptáveis ​​e os componentes que os alimentam. À medida que mais consumidores em todos os setores migram para dispositivos 5G, a necessidade de PCBs crescerá naturalmente com isso.

Além de atender à demanda do consumidor e obter melhores lucros, as instalações de produção que possuem as ferramentas e os processos para se adaptar à tecnologia – em vez de ficar para trás – continuarão a crescer à medida que as tendências mudam e a cobertura se expande.

Entre em contato com a Millennium Circuits para saber mais

Embora a banda larga 5G ainda esteja garantindo seu lugar no mundo dos dispositivos digitais e conectividade, suas velocidades mais rápidas, melhor experiência do usuário e confiabilidade terão um efeito duradouro na indústria de PCB. Os fabricantes devem se esforçar para refinar processos e recursos para manter seus negócios competitivos e adaptáveis ​​usando materiais mais resistentes ao calor e projetos de mudança para criar melhores sinais e reduzir o desempenho atrasado.

Explore nossos produtos e serviços ou entre em contato com a Millennium Circuits para saber mais sobre como o 5G pode impactar seu projeto.