L'analyse complète de FS Technology sur le PCBA 5G

Aperçu : Depuis 2012, les signaux 5G sont entrés dans notre champ de vision, et avec l'avènement de l'ère 5G, l'industrie des communications a connu des changements majeurs. Le PCBA haute fréquence de la station de base 5G AAU remplace l'isolation traditionnelle de la grille, et la bande de fréquence 5G s'étend à la haute fréquence, ce qui augmente la demande mondiale de stratifiés haute fréquence à revêtement de cuivre.

Introduction aux signaux 5G

Qu'est-ce que la 5G ?

Avec l'innovation des technologies de communication, nous parlons de plus en plus de la 5G. Cependant, la plupart des gens, ne connaissent pas la véritable signification de la 5G, ils savent seulement que la 5G est plus rapide et plus chère. Pour la société dans son ensemble, c'est la clé pour conduire le progrès technologique. La 5G a un large éventail d'applications, notamment la technologie sans conducteur, la technologie de télémédecine et la technologie de projection virtuelle.

5G est un acronyme désignant la cinquième génération de réseau de communication mobile. La plus grande différence entre la communication sans fil et la communication filaire (comme la fibre optique) est que le signal est transmis par des ondes électriques ou par un support. Lors de la mise à jour itérative de la 1G à la 5G, nous n'avons essentiellement changé que la fréquence des ondes. Le signal 5G est rapide car il utilise des ondes de fréquence plus élevée. Plus la fréquence est élevée, plus on peut obtenir de ressources, ce qui permet de transporter une plus grande quantité d'informations en même temps, et finalement d'obtenir des signaux rapides. La technologie FS suivante utilisera la technologie sans conducteur pour vous montrer comment fonctionne le signal 5G :

La technologie sans conducteur recueille les conditions de la route grâce à divers capteurs, transmet les données collectées au centre de gestion des données et renvoie enfin les instructions à la voiture pour réaliser la conduite automatique. Dans cette série d'activités, la vitesse et l'intégrité de la transmission des données constituent les difficultés de l'ensemble du processus. On dit que la voiture à conduite automatique générera environ 1 Go de données par seconde, et le réseau 4G traditionnel ne peut pas télécharger une telle quantité d'informations en un court laps de temps. Cependant, avec l'avancée de la technologie PCBA 5G, les techniciens ont augmenté la valeur théorique de la vitesse de transmission des données du réseau à 10Gb/s, ce qui signifie que 1,25 Go de contenu de données peut être téléchargé par seconde. La conduite sans pilote est donc possible.

PCB 5G et conduite sans pilote

La différence entre le signal 5G et le signal 4G

Différence de vitesse :

C'est la partie qui nous semble la plus évidente. La vitesse moyenne de la 4G est d'environ 100Mbps, tandis que le réseau 5G atteint un étonnant 10Gbps, soit 100 fois celui de la 4G.

Différence de retard :

Les appels vidéo ou les jeux qui apparaissent dans les jeux sont causés par le retard du signal. Le retard du réseau 4G est d'environ 30 à 50 ms, tandis que l'utilisation du réseau 5G réduira le retard à 1 ms.

Différence de compatibilité

Les téléphones mobiles 4G ne peuvent recevoir que des réseaux 4G, ce qui n'a rien à voir avec le réseau que vous utilisez, mais parce que l'ancienne version de 4G PCBA est utilisé à l'intérieur du téléphone mobile, la compatibilité réseau n'est donc pas forte. En revanche, les téléphones mobiles 5G sont plus compatibles, car ils prennent en charge non seulement les réseaux 5G, mais aussi les réseaux 4G, 3G et 2G. Les problèmes à l'origine d'une compatibilité insuffisante sont expliqués en détail ci-dessous.

Différence de coût

De nombreuses personnes pensent à tort que, pour télécharger des fichiers de même taille, le coût d'utilisation de la 5G et de la 4G est le même. La quantité de données téléchargées est la même, mais le coût du trafic unitaire du réseau 5G est plus élevé que celui de la 4G.

Les défis posés par les PCBA 5G

Carte de circuit imprimé 5G

Avec la percée continue de la technologie 5G, sur la base des facteurs de coût, son application dans les équipements électroniques haut de gamme est plus large. Pour les applications qui sont étroitement liées à la santé humaine, comme la conduite autonome et la télémédecine, les gens ont une tolérance presque nulle pour les erreurs. Cependant, à mesure que de plus en plus de dispositifs sont ajoutés au réseau, les lacunes des performances de sécurité sont progressivement exposées, et le risque de ces applications augmente de manière exponentielle. En tant qu'extrémité centrale de l'industrie de la fabrication électronique, nous, entreprises d'assemblage PBCA clés en main, sommes de plus en plus responsables. En termes de continuité de la communication et de précision de la transmission des données, le PCBA 5G est confronté aux défis suivants.

Intégrité de la transmission du signal

Comme le seuil de Application PCBA 5G Les scénarios sont de plus en plus élevés, ce qui pose un double défi aux fabricants de cartes de circuits imprimés : une fréquence plus élevée et une taille plus petite. Pour répondre aux exigences des cartes à haute fréquence, nous avons dû optimiser les E/S avec des traces plus fines dès le début de la conception. Au moment de la PCBA haute fréquence Au niveau de la conception de la carte, des traces plus fines signifient que les fabricants prennent le risque d'une dégradation du signal. Lorsque les caractéristiques physiques de la carte de circuit imprimé fabriquée ne répondent pas aux attentes de la conception initiale, cela peut entraîner des retards dans la transmission des signaux RF. La gravure traditionnelle ne répond pas à nos attentes, car la section transversale de la trace peut être bizarre lors de la fabrication de la carte, ce qui la rend anormalement impédante.

Pour garantir l'intégrité du signal de sortie, nous pouvons améliorer le processus de traitement des produits semi-finis, ce qui résout essentiellement les problèmes ci-dessus, rendant les traces plus précises et réduisant ce risque prévisible.

Pour s'assurer que la fabrication des circuits imprimés 5G est infaillible, quelle que soit la méthode utilisée, FS Technology recommande de mettre en place de multiples maillons d'inspection de la qualité dans le processus de fabrication en Chine. Pour garantir la qualité de la production et de l'assemblage, FS Technology a mis en place des fenêtres d'inspection visuelle manuelle à plusieurs sorties de l'atelier, et l'inspection optique automatique AOI est effectuée après l'assemblage SMT, et l'inspection visuelle secondaire est effectuée après l'achèvement du produit fini.

Problèmes de compatibilité avec l'acceptation des signaux des PCBA 5G

Le plus grand sentiment de beaucoup de gens à propos des signaux 5G est le bond en avant de la vitesse. En fait, pour améliorer la vitesse des réseaux sans fil, les chercheurs ont utilisé de nombreuses méthodes, et sans exception, elles ont toutes échoué. Mais avec l'utilisation de la technologie Massive MIMO, ce problème est complètement résolu. Massive MIMO est une technologie multi-antennes qui augmente le nombre d'antennes utilisées par les stations de base et les terminaux. Mais cette technologie n'est pas parfaite, elle apporte également une série de problèmes tout en résolvant les problèmes. Ce chapitre se concentre principalement sur les PCBA 5G, donc seuls les problèmes affectant la compatibilité des téléphones mobiles sont présentés ici. L'utilisation de Massive MIMO peut résoudre le problème d'efficacité de la transmission et de la réception du signal, mais elle est dévastatrice pour les téléphones mobiles 4G.

Les circuits imprimés utilisés par les téléphones mobiles 4G pour recevoir les signaux sont des PCBA 4G et 3G démodés. Bien que cela n'affecte pas notre utilisation, cela limite les fréquences d'envoi et de réception des composants électroniques. La plage de fréquences de réception des PCBA 4G est de 600 MHz à 5,925 GHz, le canal de bande passante est de 20 MHz et le système IoT est de 200 kHz, ce qui ne peut pas répondre aux conditions de réception des signaux haute fréquence 5G. Les cartes de circuits imprimés des téléphones mobiles 5G sont conçues pour augmenter les fréquences d'envoi et de réception des composants à 28GHz, 30GHz, et certains vont même jusqu'à 77GHz en ondes millimétriques. En termes de canaux de bande passante, les systèmes d'information 5G peuvent gérer des fréquences inférieures à 6GHz et supérieures à 400MHz.

Pour s'adapter aux changements dans la réception des signaux, l'entreprise de PCBA clé en main doit mettre à jour le matériau du substrat utilisé, en plus du contrôle de l'impédance des fils de cuivre du circuit imprimé. Pour les circuits imprimés ordinaires, la norme de la constante diélectrique est généralement de 3,5 à 5,5, ce qui est loin d'être suffisant pour les PCBA 5G qui nécessitent une vitesse et une fréquence élevées. Par conséquent, les sociétés de PCBA s'engagent à trouver de nouveaux matériaux avec une constante diélectrique aussi basse que 3 et espèrent réduire la perte de signal et améliorer la précision et la fiabilité du signal de cette manière.

Problèmes d'EMI (interférence électromagnétique) des PCBA 5G

Problèmes d'EMI des PCB

EMI est l'abréviation de Electromagnetic Interference (interférence électromagnétique), qui désigne le blindage ou l'interférence des signaux causés par les équipements électroniques au travail à d'autres produits électroniques. Presque tous les gouvernements du monde tentent de contrôler les interférences électromagnétiques nuisibles produites par les équipements électroniques dans d'autres pays. Le problème des IEM est donc un problème que tous les fabricants de produits électroniques doivent s'efforcer de résoudre.

Dans les systèmes modernes à grande vitesse, assemblage mécanique Les entreprises modernisent les connecteurs pour supprimer les interférences électromagnétiques conduites et rayonnées. Actuellement, les connecteurs les plus utilisés et les plus efficaces en Chine sont les suivants : Les connecteurs pour filtres TE DEUTSCH, les connecteurs pour filtres Smiths Interconnect et la série de connecteurs pour filtres rectangulaires AVIC.

En ce qui concerne les cartes de circuits imprimés, pour éviter les fuites d'EMI, FS Technology estime qu'il est nécessaire de respecter les règles de conception suivantes pour les traces de signaux à haute vitesse :

Règles de blindage du tracé : Dans la conception tracée du PCBA à haut débit 5G, afin d'éviter les fuites EMI, nous devons blinder les lignes de signaux clés à haut débit telles que les horloges. FS Technology recommande que le fil blindé soit mis à la terre avec des trous par 1000mil.

Règles de routage en boucle fermée et en boucle ouverte : Pour une carte de circuit imprimé à haute densité telle que le PCBA 5G, que le signal d'horloge produise un résultat en boucle fermée ou en boucle ouverte dans les traces de la carte multicouche, une antenne en boucle sera générée, ce qui entraîne un rayonnement EMI accru.

Règle de continuité de l'impédance caractéristique : Pour les signaux à grande vitesse, les différentes couches doivent assurer la continuité de l'impédance caractéristique lors de la commutation, c'est-à-dire que la largeur d'une même couche de câblage doit être continue, et l'impédance de trace des différentes couches doit être continue.

Règles de direction du câblage : Pour éviter la diaphonie entre les lignes, le câblage entre deux couches adjacentes doit suivre le principe du câblage vertical, c'est-à-dire que les couches de câblage adjacentes doivent respecter les règles de sens de câblage horizontal et vertical.

Règle de résonance pour la longueur de la trace : Lorsque la longueur de la trace est un multiple entier de 1/4 de longueur d'onde, la trace aura un effet de résonance, provoquant le rayonnement d'ondes électromagnétiques, ce qui entraîne des problèmes d'interférence.

Règles du chemin de retour : Nous savons que l'ampleur du rayonnement est liée au chemin de transmission du signal et à la zone entourée par le chemin de retour. Par conséquent, la stratégie consiste également à ne pas obstruer le chemin de retour des signaux 5G et à réduire le chemin de retour des signaux à haut débit.

Les règles de placement des condensateurs de découplage sur l'appareil : Si vous constatez que les condensateurs de découplage ne sont pas efficaces, cela peut être dû à un mauvais placement des condensateurs de découplage. Le principe que nous devons suivre est le suivant : près des broches de l'alimentation, et faire en sorte que les condensateurs La zone entourée par les traces d'alimentation et de masse est minimale.

Problèmes de gestion thermique des PCBA 5G

Les signaux 5G ont des exigences extrêmement élevées en matière de vitesse, de sorte que les cartes de circuits imprimés doivent absorber plus de ressources et générer plus de courant. Lorsque le nombre de courants augmente, une grande quantité de chaleur sera générée à la surface de la carte PCBA. En outre, pour augmenter la fonction de la station de base, la plupart des PCBA de la station de base sont des cartes de circuits imprimés haute fréquence, haute vitesse, multicouches et à haute densité. La structure trop dense des composants accumule la chaleur, ce qui entraîne un problème de dissipation difficile de la chaleur de la carte de circuit imprimé. Cela peut entraîner des problèmes tels que le décollement des fils de cuivre, la délamination, la réduction et le gauchissement. Le FR-4 traditionnel ne peut pas surmonter ce problème. Il est nécessaire d'utiliser une carte de circuit imprimé avec d'excellentes performances de gestion thermique telles que IMS PCBA. Sa conductivité thermique est 8 à 12 fois supérieure à celle du FR-4, ce qui permet de mieux faire face aux applications à haute température.

Les possibilités offertes par le PCBA 5G à l'industrie des circuits imprimés

Nous savons que le développement de la 5G repose sur le postulat des centres de contrôle des données à grande échelle. Comme mentionné précédemment, la vitesse du signal 5G est positivement liée à la fréquence de l'onde radio, et la vitesse de la lumière = fréquence × longueur d'onde. Les signaux ont une caractéristique : le taux de décroissance dans le milieu dépend de la fréquence. Plus la fréquence est basse, moins l'atténuation est importante, et meilleure est la capacité de propagation. Cela n'est pas bon pour les stations de base 5G à haute fréquence, qui font que le signal s'atténue rapidement pendant la propagation. Autrement dit, pour résoudre complètement le problème de la transmission du signal 5G, il est nécessaire d'augmenter le nombre et la densité des stations de base. Dans la société électronique d'aujourd'hui, tous les produits électroniques sont inséparables des cartes de circuits imprimés. Sur la base d'un environnement aussi vaste, la demande des utilisateurs finaux en matière de PCBA de communication haut de gamme sera infiniment accrue, et les exigences de qualité des PCBA augmentent également. Il s'agit d'une dépense énorme pour l'industrie des communications, mais d'une opportunité pour nous, fabricants de PCBA.

Les stations de base 5G favorisent le développement des PCBA haut de gamme

Nous savons que le développement de la 5G repose sur le postulat des centres de contrôle des données à grande échelle. Comme mentionné précédemment, la vitesse du signal 5G est positivement liée à la fréquence de l'onde radio, et la vitesse de la lumière = fréquence × longueur d'onde. Le signal a une caractéristique : le taux d'atténuation dans le milieu est lié à la fréquence. Plus la fréquence est basse, moins il y a d'atténuation, et meilleure est la capacité de propagation. Cela n'est pas bon pour les stations de base 5G à haute fréquence, qui font que le signal s'atténue rapidement pendant la propagation. Autrement dit, pour résoudre complètement le problème de la transmission du signal 5G, il est nécessaire d'augmenter le nombre et la densité des stations de base. Dans la société électronique d'aujourd'hui, tous les produits électroniques sont inséparables des cartes de circuits imprimés. Sur la base d'un environnement aussi vaste, la demande des utilisateurs finaux en matière de PCBA de communication haut de gamme sera infiniment accrue, et les exigences de qualité des PCBA augmentent également. Il s'agit d'une dépense énorme pour l'industrie des communications, mais d'une opportunité pour nous, fabricants de PCBA.

Utilisation du PCB de l'antenne 5G

En raison des exigences extrêmement strictes de la 5G pour les bandes de haute fréquence, les cartes de circuits imprimés sont obligées de montrer une tendance à la haute fréquence. À l'heure actuelle, la solution principale pour les circuits imprimés d'antenne consiste à utiliser des cartes PCBA en hydrocarbure, et le prix est d'environ 3000-6000 yuans/mètre carré, soit 2 à 3 fois celui des circuits imprimés ordinaires. Selon le rapport sur l'industrie de la communication publié par l'institut de recherche sur l'industrie, le nombre de constructions Acer sera deux fois supérieur à celui de l'ère 4G, et le nombre de petites stations de base sera multiplié par plus de 10 par rapport à la base initiale. Pour améliorer la capacité de réception du signal, les stations de base ont commencé à utiliser la technologie d'antenne massive "Massive MIMO", ce qui explique la forte augmentation de la demande d'antennes 5G. Si un grand nombre d'antennes de stations de base 5G augmente la quantité de PCBA haute fréquence, l'augmentation des IDC et des stations de base de communication entraînera également la demande de PCBA haute vitesse.

Construction de stations de base

Pour répondre aux besoins de la société en matière de capacités de transmission de signaux, outre l'utilisation d'un grand nombre de cartes de circuits imprimés pour construire les stations de base, il est également nécessaire d'augmenter le nombre de composants frontaux RF et d'utiliser des substrats haute vitesse plus avancés. Ainsi, le coût des cartes de circuits imprimés d'une seule station de base est trois fois supérieur à celui de l'ère 4G.

Aspects techniques

Le signal transmis par la station de base n'est pas directionnel mais est transmis autour. Nous avons mentionné plus haut que la haute fréquence signifie l'utilisation de plus de ressources, ce qui entraîne également un grand gaspillage de ressources. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser la technologie de formation de faisceau pour regrouper les ressources lors de la construction des stations de base. La technologie de formation de faisceaux consiste à installer des réseaux d'antennes 5G sur les stations de base et à utiliser les avantages des PCBA RF pour contrôler la phase des signaux RF. Cette technologie peut transmettre des signaux à la cible de manière plus centrale et ajuster la direction en fonction du mouvement de la cible, ce qui maximise la précision de la station de base et étend sa capacité.

L'impact du PCBA sur les téléphones mobiles 5G

L'arrivée de l'ère 5G n'a pas seulement augmenté la construction de stations de base, mais a également accéléré la mise à jour itérative des téléphones mobiles. Ce phénomène s'explique non seulement par la nécessité de répondre aux besoins du marché, mais aussi par le "Massive MIMO" mentionné plus haut.

La relation entre les téléphones mobiles 5G et les PCBA est également symbiotique. Le PCBA garantit la vitesse et la précision de la transmission du signal 5G, et l'industrie des téléphones mobiles devrait apporter plus de 60 milliards d'opportunités supplémentaires à l'industrie du PCBA en 2022.

Dans l'ensemble de l'industrie PCBA, les domaines d'application des cartes de circuits imprimés sont très larges, notamment la communication 5G, l'aérospatiale, l'électronique grand public, les équipements militaires, les équipements médicaux, etc. Parmi tous les terminaux d'application, les communications, les ordinateurs et l'électronique grand public sont au centre de notre industrie PCBA, représentant respectivement 27%, 27% et 14%.

L'innovation de la technologie PCBA et l'arrivée de l'ère 5G ont favorisé une recrudescence mondiale du remplacement. Selon les statistiques du ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, depuis le second semestre 2019, pour fabriquer des téléphones mobiles 5G plus compatibles, les principaux fabricants ont commencé à acheter des composants PCBA haute fréquence et à fabriquer des circuits imprimés HDI multicouches à grande échelle. On s'attend à ce que les expéditions de téléphones mobiles en Chine passent à 574 millions en 2022. Avec la promotion du marché de la 5G, FS Technology pense que la communication sera le point fort de l'industrie des PCBA.

L'impact du développement de la 5G sur l'industrie chinoise du PCBA

Depuis que la demande de circuits imprimés 5G a augmenté, le marché chinois des circuits imprimés a inauguré un record. D'après les données des institutions d'études de marché, depuis 2017, la production chinoise de PCB a représenté plus de 50% de la production mondiale, ce qui signifie que plus de la moitié des circuits imprimés sont exportés de Chine. Bien que nous ayons réalisé de grandes réalisations dans l'exportation de laminés plaqués de cuivre, si vous étudiez attentivement les données, vous constaterez que l'environnement du marché chinois des PCBA 5G n'est toujours pas optimiste.

La chaîne industrielle du CCL est un marché segmenté, et son amont comprend les composants électroniques tels que les condensateurs, les résistances et les circuits intégrés. Le milieu de gamme est le Fabrication de PCBl'assemblage et l'assemblage mécanique. Cette chaîne industrielle mondialisée de la division du travail est quelque peu similaire à celle que TSMC a introduite dans les années 1990. À cette époque, le patron de TSMC utilisait la technologie occidentale pour mener la R&D et la fabrication de TSMC autour de Taïwan. Avec les progrès de la recherche scientifique, la fabrication de TSMC est passée d'un projet clé en main à deux chaînes industrielles : la gravure et le conditionnement, et les tests. C'est-à-dire que près de 70% du processus de production de TSMC commence dans les pays développés en Europe et aux États-Unis, puis se transfère au Japon et en Corée du Sud, et enfin à Taïwan Chine. Par conséquent, la technologie de base est maîtrisée dans les pays européens et américains, tandis que Taïwan ne peut effectuer que des travaux d'assemblage mécanisés. Cette situation est similaire à celle de notre monde actuel PCBA l'environnement du marché.

Bien que les exportations chinoises de PCBA 5G représentent 50% du total mondial, la plupart des CCL exportés sont des produits bas de gamme et simples. Les PCBA haute fréquence, les PCBA DHI et d'autres types de circuits imprimés avancés, sont toujours dominés par les pays européens et américains. Pour ces laminés plaqués cuivre plus avancés, le taux de croissance annualisé et le taux de croissance composé en Chine continentale est d'environ 5%, ce qui est assez faible par rapport au taux de croissance de l'ensemble de l'industrie.

À l'heure actuelle, la production de stratifiés plaqués cuivre 5G en Chine est assez faible, et ses produits de base à haute vitesse et à haute fréquence dépendent toujours des importations des pays développés. En 2015, le volume d'importation et d'exportation de panneaux haute fréquence de la Chine était d'environ 20 000 tonnes.

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