5G用のPCB製造
業界の専門家によると、世界人口の40％が2024年までに5Gネットワークを利用する予定です。この需要の増加は、消費者、小売業者、およびプリント回路基板（PCB）メーカーを含むコンポーネント設計者に複数の変化をもたらします。 5GとそのPCB材料および製造への影響の詳細をご覧ください。
5Gとは何ですか？
5Gは、モバイルブロードバンドテクノロジーの第5世代であり、低帯域、中帯域、および高帯域のバリエーションで利用できます。この新しい技術は、有線および無線接続を介して電波を介してエンコードされたデータを送信する個別のユニットに分割されたセルサイトを使用します。
4Gと比較して、5Gは以下を提供します：
- 高速： チャネルが大きいため、5Gは以前のネットワークよりもはるかに高速で、ユーザーの要求に1秒未満で応答します。 4Gの1ギガビット/秒（Gbps）のピーク速度と比較すると、5Gは最速で推定20Gbpsに達することができます。
- より低いレイテンシ： 5Gネットワークは現在サブ6GHzまたはmmWaveであり、4Gのみのネットワークよりも応答性が高くなっています。これにより、ユーザーエクスペリエンスが向上し、信頼性が強く求められる業界やアプリケーションでテクノロジーが機能するようになります。
- 接続性の向上： 5Gの速度の向上と遅延の短縮により、より強力な接続が作成され、5G対応のテクノロジーが、より多くのクラウドソフトウェア、機械学習ツール、スマートデバイス、センサーに開かれます。
- リーチの拡大： 5G接続の最も重要な利点の1つは、通信およびセルラーからWiFiへのローミングの到達範囲が改善されることです。 5Gネットワークは、デジタル接続が切断されるとエリアにアクセスできるため、救命産業に重要なテクノロジーをもたらします。
4Gテクノロジーとは異なりますが、5Gはそれを完全に置き換えるものではありません。 5Gの現在の状態では、ほとんどの有効なデバイスは、最適なパフォーマンスを得るために4Gカバレッジを必要とします。
5GがPCBにとって重要な理由
これらの接続の改善により、5GPCB設計の展望が変わります。 5Gがより広く使用されるようになると、需要が高まり、適応可能なPCB設計の基準が高まります。 4G PCBはベースバンドユニット、リモート無線ユニット、アンテナ、銅線、光ファイバーを利用しますが、5G PCBは、ブロードバンド制御ユニットとモバイルエッジコンピューティングを備えた集中型および分散型ユニットを備えています。 5G PCBは、より高い周波数にもかかわらず、より多くのカバレッジとアンテナが必要になるため、より多くの基地局も必要とします。
PCBの設計者、製造業者、およびその他の業界エンジニアは、5Gを無視する余裕はありません。これは、すぐに製造プロセスのすべての領域に影響を与えるためです。
- 顧客の認識： 顧客が5Gカバレッジをより認識し、5G対応デバイスが市場でより容易に入手できるようになるにつれて、PCBメーカーは、消費者市場からの増大し進化する需要に対応するための措置を講じる必要があります。テクノロジー、およびそれらをサポートするために使用されるプロセスと機器は、5Gネットワークが変化し、より多くの領域とデバイスに拡大するにつれて、迅速に適応できる必要があります。
- データトラフィック： 専門家は、5Gの速度、低遅延、汎用性、信頼性のおかげで、2024年までにすべてのモバイルデータトラフィックの4分の1を処理すると予測しています。このデータには、ビデオ、モバイルゲーム、通信、ブラウザ、およびアプリケーションの使用が含まれます。このデータトラフィックの急増により、PCBメーカーとデバイス設計者は既存のプロセスを合理化し、新しいプロセスを確立して、データ送信の遅れや接続のむらのない信頼性の高いパフォーマンスを維持する必要があります。
- 業界アプリケーション： スマートフォンやその他のユーザーエレクトロニクスについて話し合うときに5Gの用語がよく使われますが、これらの改善により、5Gの対象範囲は、ヘルスケア、自動車、製造、小売、エンターテインメント、通信業界などの複数のセクターに拡大しています。より広い使用法は、拡張により、PCBテクノロジーおよびPCBメーカーに対するより高い需要に相当します。また、農業など、現在テクノロジーを最大限に活用していない業界に現代のPCBイノベーションを導入し、5GとPCBの両方の範囲を広げています。
5GがPCBメーカーに与える影響
PCBメーカーは、5Gテクノロジーで成長し続ける設計、材料、手順、および製造プロセスを実装することにより、この急速に進化するテクノロジーに追いつくことができます。 PCB製造で考慮すべきいくつかの変更は次のとおりです。
- 小さいデザイン： スマートフォン、ウェアラブルフィットネスデバイス、スマートスピーカーなどの家電製品は、メーカーがさまざまな革新と大胆なデザインの選択と競争するにつれて、常に変化しています。折りたたみ式スマートフォンの最新トレンドを考えてみましょう。従来のPCBは剛性が高すぎるため、より柔軟な5GPCB材料を検討する必要があります。デバイスもより強力でコンパクトになり、特に新しい機能やトレンドが市場に出回るにつれて、パフォーマンスを犠牲にしない、より小さく、より薄いPCBが必要になります。
- より薄いトレース： 多くの5Gデバイスは、信号の損失や送信の遅延を防ぐためにトレースが薄いため、高密度相互接続（HDI）PCBを必要とします。サブトラクティブ設計を含む従来のPCBプロセスでは、5Gのパフォーマンスを妨げる交差トラックがPCB上に作成される可能性があります。メーカーは、セミアディティブファブリケーションプロセス（mSAP）を使用して、最大の回路密度を実現するためのより直線的でより正確なトレースを作成することで、これに対抗できます。
- AOIシステム： 高度な自動光学検査システム（AOI）は、製造プロセス中にPCBを検査して、大量生産に移る前に、設計、性能、または意図した設計との比較のいずれかで問題を検出、識別、および修復します。時間と従業員の関与が最小限で済むため、手動検査よりも優れています。製造施設は、AOIプロセスを最適化し、リソースとフロアスペースを節約し続けるために、可能な限り少ないプラットフォームにそれらを凝縮する必要があります。 5Gでは、問題をより迅速に切り分けるために、わずかなずれでも検出して修正するために、さらに高度なAOIシステムが必要です。
PCB向け5Gの課題と機会
5GがPCB製造のより重要な部分になるにつれて、生産者はいくつかの課題と機会に直面する可能性があります。
5GPCBテクノロジーの課題
5G PCB設計の2つの重要な課題は、アンテナボックスと熱管理材料を扱います。
- アンテナボックス： 5Gテクノロジーは、ミリ波（EHF）を利用しているため、効果的に動作するには、より多くの基地局とアレイアンテナが必要です。 PCBメーカーは、これらのマルチアンテナアレイユニット（AAU）を収容するために、より大きなアクティブアンテナボックスを作成する必要があります。
- 熱管理： 5Gはより多くの電力と速度を出力し、待ち時間が短縮されるため、メーカーは既存の材料を分析し、より優れた熱管理を促進する設計変更を行う必要があります。これには、失われた信号を排除し、PCBの故障を防ぐための、誘電率の低い熱放散構造および材料が含まれます。
5GPCBの機会
消費者にとって、5Gネットワークに対応するようにPCB設計を適応させることには、明らかな利点があります。パフォーマンスの問題がなく、システムの速度を低下させることなく、パフォーマンスが向上し、より革新的な機能を備えたデバイスです。メーカーはさまざまな生産設備で同様のメリットを享受できますが、最も重要なメリットは消費者の需要によるものです。
PCB市場は、より強力で適応性のあるデバイスとそれらに電力を供給するコンポーネントに対する需要の高まりにより、成長を続けます。業界全体でより多くの消費者が5Gデバイスに移行するにつれて、PCBの必要性は自然に増大します。
消費者の需要に応え、より良い利益を達成することに加えて、テクノロジーに遅れをとるのではなく、テクノロジーに適応するためのツールとプロセスを備えた生産施設は、トレンドの変化とカバレッジの拡大に伴って成長し続けます。
詳細については、ミレニアムサーキットにお問い合わせください
5Gブロードバンドは依然としてデジタルデバイスと接続の世界でその地位を確保していますが、その高速化、ユーザーエクスペリエンスの向上、信頼性はPCB業界に永続的な影響を及ぼします。製造業者は、より耐熱性の高い材料を使用し、設計を変更してより良い信号を作成し、遅延性能を低減することにより、ビジネスの競争力と適応性を維持するためにプロセスとリソースを改善するよう努める必要があります。
5Gがプロジェクトに与える影響について詳しくは、当社の製品とサービスを調べるか、MillenniumCircuitsにお問い合わせください。
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