Fabricación de PCB para 5G

Según los expertos de la industria, el 40 % de la población mundial utilizará redes 5G para 2024. Esta mayor demanda provocará múltiples cambios para los consumidores, minoristas y diseñadores de componentes, incluidos los fabricantes de placas de circuito impreso (PCB). Obtenga más información sobre 5G y su impacto en los materiales y la producción de PCB.

¿Qué es 5G?

5G es la quinta generación de tecnología de banda ancha móvil y está disponible en variaciones de banda baja, banda media y banda alta. Esta tecnología emergente utiliza sitios celulares divididos en unidades separadas que envían datos codificados a través de ondas de radio a través de conexiones por cable e inalámbricas.

En comparación con 4G, 5G ofrece:

• Altas velocidades: Debido a sus canales más grandes, 5G es mucho más rápido que las redes anteriores y responde a las solicitudes de los usuarios en menos de un segundo. En comparación con la velocidad máxima de 1 Gigabits por segundo (Gbps) de 4G, 5G puede alcanzar un estimado de 20 Gbps en su punto más rápido.
• Menor latencia: Las redes 5G actualmente tienen menos de 6 GHz o mmWave, lo que las hace más receptivas que una red solo 4G. Esto mejora la experiencia del usuario y permite que la tecnología funcione en industrias y aplicaciones con una mayor demanda de confiabilidad.
• Mayor conectividad: Las velocidades mejoradas de 5G y la latencia reducida crean una conexión más sólida que abre la tecnología habilitada para 5G a más software en la nube, herramientas de aprendizaje automático y dispositivos y sensores inteligentes.
• Mejor alcance: Una de las ventajas más significativas de la conectividad 5G es el alcance mejorado de las comunicaciones y el roaming de celular a WiFi. Las redes 5G pueden acceder a áreas que antes estaban aisladas de las conexiones digitales, brindando tecnología crítica a las industrias que salvan vidas.

Aunque es diferente de la tecnología 4G, 5G no es un reemplazo completo para ella. En el estado actual de 5G, la mayoría de los dispositivos aún necesitan cobertura 4G para un rendimiento óptimo.

¿Por qué es importante la 5G para las PCB?

Estas mejoras de conexión cambian el panorama para el diseño de PCB 5G. A medida que 5G se usa más ampliamente, la demanda aumenta, elevando el estándar para el diseño de PCB adaptable. Mientras que las PCB 4G utilizan una unidad de banda base, una unidad de radio remota, una antena, un cable de cobre y fibra óptica, las PCB 5G tienen unidades centralizadas y descentralizadas con unidades de control de banda ancha y computación de borde móvil. Los PCB 5G también requieren más estaciones base porque, a pesar de las frecuencias más altas, se necesitan más cobertura y antenas.

Los diseñadores, fabricantes y otros ingenieros de la industria de PCB no pueden darse el lujo de ignorar la 5G, ya que pronto afectará todas las áreas del proceso de producción:

• Conocimiento del cliente: A medida que los clientes se vuelven más conscientes de la cobertura 5G y los dispositivos habilitados para 5G están más fácilmente disponibles en el mercado, los fabricantes de PCB deben tomar medidas para mantenerse al día con las crecientes y cambiantes demandas del mercado de consumo. Las tecnologías, y los procesos y equipos que se utilizan para respaldarlas, deben poder adaptarse rápidamente a medida que las redes 5G cambian y se expanden a más áreas y dispositivos.
• Tráfico de datos: Los expertos predicen que 5G manejará una cuarta parte de todo el tráfico de datos móviles para 2024 gracias a su velocidad, baja latencia, versatilidad y confiabilidad. Estos datos incluirán video, juegos móviles, telecomunicaciones y uso de navegadores y aplicaciones. Este aumento en el tráfico de datos exige que los fabricantes de PCB y los diseñadores de dispositivos optimicen los procesos existentes y establezcan otros nuevos para mantener un rendimiento confiable sin retrasos en la transmisión de datos o conectividad irregular.
• Aplicaciones industriales: A menudo escucha la terminología 5G cuando se habla de teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos de usuario, pero estas mejoras han ampliado la cobertura 5G en múltiples sectores, incluidas las industrias de atención médica, automotriz, manufactura, venta minorista, entretenimiento y comunicación. Un uso más amplio equivale a una mayor demanda de tecnología de PCB y de fabricantes de PCB por extensión. También introduce innovaciones modernas de PCB en industrias que actualmente no utilizan la tecnología en todo su potencial, como la agricultura, lo que amplía el alcance tanto para 5G como para PCB.

Cómo afectará la 5G a los fabricantes de PCB

Los fabricantes de PCB pueden mantenerse al día con esta tecnología en rápida evolución mediante la implementación de procesos de diseño, materiales, procedimientos y producción que seguirán creciendo con la tecnología 5G. Algunos cambios que debe tener en cuenta la fabricación de PCB incluyen:

• Diseños más pequeños: Los productos electrónicos de consumo, incluidos los teléfonos inteligentes, los dispositivos portátiles de fitness y los parlantes inteligentes, siempre están cambiando a medida que los fabricantes compiten con varias innovaciones y opciones de diseño audaces. Considere la última tendencia de teléfonos inteligentes plegables. Los PCB tradicionales son demasiado rígidos, por lo que se deben considerar materiales de PCB 5G más flexibles. Los dispositivos también son cada vez más potentes y compactos, lo que requiere PCB más pequeños y delgados que no sacrifiquen el rendimiento, especialmente a medida que llegan nuevas características y tendencias al mercado.
• Trazas más finas: Muchos dispositivos 5G requieren PCB de interconexión de alta densidad (HDI) porque tienen trazas más delgadas para evitar la pérdida de señales y las transmisiones retrasadas. Los procesos tradicionales de PCB, incluido el diseño sustractivo, pueden crear pistas cruzadas en la PCB que interfieren con el rendimiento de 5G. Los fabricantes pueden combatir esto mediante el uso de un proceso de fabricación semiaditivo (mSAP) para crear trazas más rectas y precisas para lograr la máxima densidad de circuitos.
• Sistemas AOI: Los sistemas de inspección óptica automatizados (AOI) avanzados inspeccionan las PCB durante el proceso de fabricación para detectar, identificar y reparar cualquier problema, ya sea en el diseño, el rendimiento o la comparación con el diseño previsto, antes de pasar a la producción en masa. Son superiores a la inspección manual porque requieren un tiempo mínimo y la participación de los empleados. Las instalaciones de fabricación deben optimizar sus procesos AOI y condensarlos en la menor cantidad de plataformas posible para continuar conservando recursos y espacio de piso. 5G requiere sistemas AOI aún más sofisticados para detectar y corregir incluso las pequeñas desalineaciones para aislar los problemas más rápido.

Los desafíos y oportunidades de 5G para PCB

A medida que 5G se vuelve una parte más prominente de la fabricación de PCB, es probable que los productores enfrenten varios desafíos y oportunidades.

Desafíos de la tecnología PCB 5G

Dos desafíos importantes para los diseños de PCB 5G tienen que ver con la caja de la antena y los materiales de gestión térmica:

• Caja de antena: La tecnología 5G utiliza una frecuencia extremadamente alta (EHF), que requiere más estaciones base y antenas de matriz para funcionar de manera efectiva. Los fabricantes de PCB deberán crear una caja de antena activa más grande para albergar estas unidades de conjuntos de antenas múltiples (AAU).
• Gestión térmica: Debido a que 5G genera más potencia y velocidad con una latencia reducida, los fabricantes deben analizar los materiales existentes y realizar cambios de diseño que promuevan una mejor gestión térmica. Esto incluye estructuras disipadoras de calor y materiales con constantes dieléctricas bajas para eliminar las señales perdidas y evitar la ruptura de la PCB.

Oportunidades de PCB 5G

Para los consumidores, adaptar los diseños de PCB para adaptarse a las redes 5G tiene claras ventajas:un dispositivo que funciona mejor y tiene características más innovadoras sin problemas de rendimiento que ralentizan su sistema. Si bien los fabricantes pueden disfrutar de beneficios similares en varios equipos de producción, el beneficio más importante proviene de la demanda de los consumidores.

El mercado de PCB seguirá creciendo debido a la creciente demanda de dispositivos más potentes y adaptables y de los componentes que los alimentan. A medida que más consumidores en todas las industrias migran hacia dispositivos 5G, la necesidad de PCB crecerá naturalmente con él.

Además de satisfacer la demanda de los consumidores y lograr mejores ganancias, las instalaciones de producción que cuentan con las herramientas y los procesos para adaptarse a la tecnología, en lugar de quedarse atrás, seguirán creciendo a medida que cambien las tendencias y se amplíe la cobertura.

Comuníquese con Millennium Circuits para obtener más información

Aunque la banda ancha 5G aún está asegurando su lugar en el mundo de los dispositivos digitales y la conectividad, sus velocidades más rápidas, su experiencia de usuario mejorada y su confiabilidad tendrán un efecto duradero en la industria de PCB. Los fabricantes deben esforzarse por refinar los procesos y los recursos para mantener su negocio competitivo y adaptable mediante el uso de materiales más resistentes al calor y diseños cambiantes para crear mejores señales y reducir el retraso en el rendimiento.

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