Avec l'accélération du déploiement de la 5G à l'échelle mondiale, la demande en infrastructures de communication sans fil, et notamment en stations de base, a explosé. Derrière cet essor se cache un élément crucial : Cartes de circuits imprimés (PCB). Les réseaux 5G s'appuient sur des circuits imprimés haute performance pour leurs équipements de communication essentiels, tels que les commutateurs, les routeurs et les systèmes de transport optique. Contrairement à la 4G, la 5G impose des exigences sans précédent aux circuits imprimés : une fiabilité ultra-élevée, des performances électriques et thermiques supérieures, un contrôle qualité rigoureux et une durée de vie de plus de dix ans. Pour les fabricants de circuits imprimés, la maîtrise de ces technologies de pointe représente non seulement un défi, mais aussi la clé pour accéder au marché des circuits imprimés 5G, estimé à plus de 100 milliards de dollars.
La révolution technique des circuits imprimés pilotée par la 5G : 4 exigences fondamentales
1. Technologie Via : l'épine dorsale des circuits imprimés 5G haute densité
Les appareils 5G intègrent davantage de fonctions dans des espaces plus réduits, ce qui repousse les limites de la densité des circuits imprimés. Cette tendance a permis viaducs aveugles et enterrés (Essentiel pour les conceptions HDI, interconnexion haute densité) Indispensable. Si la plupart des fabricants maîtrisent les niveaux HDI 1 à 3, les niveaux HDI supérieurs avec des séquences d'interconnexion arbitraires restent une lacune — que les pionniers s'empressent de combler.
Un autre point sensible ? Gestion des stubs. Dans l'environnement haute fréquence de la 5G, l'effet de court-circuit dégrade fortement la qualité du signal. Par conséquent, le perçage arrière (pour minimiser les courts-circuits) n'est plus une option, mais une norme. De plus, les dispositifs haute fréquence et haute puissance de la 5G génèrent une chaleur importante ; l'intégration de blocs de cuivre dans les circuits imprimés est devenue une solution courante pour améliorer la dissipation thermique et garantir une stabilité à long terme.
2. Technologie des circuits et des surfaces : précision pour les signaux de 56 Gbit/s
Les débits de transmission de données 5G sont passés de 25 Gbit/s à 56 Gbit/s, ce qui impose des exigences considérables en matière de contrôle d'impédance et de réduction des pertes de signal. Pour les fabricants de circuits imprimés, cela se traduit par :
- Tolérances plus strictesLa tolérance d'impédance a été réduite de ±10% à ±5%, et la tolérance de largeur de ligne de ±20% à ±10%. Même des écarts mineurs peuvent perturber l'intégrité du signal.
- surfaces plus lissesL“” effet de peau » (où les signaux haute fréquence se propagent le long des surfaces conductrices) fait de la rugosité de la feuille de cuivre un facteur critique. Pour les couches internes, la rugosité moyenne (Ra) doit être inférieure à 0,5 μm afin de réduire la perte de signal.
- couches intermédiaires uniformesL’uniformité de l’épaisseur de la couche diélectrique (qui doit être ≤ 151 µm TP4T) a un impact direct sur la transmission du signal. Des domaines clés comme les BGA à grande surface de cuivre et les lignes d’impédance nécessitent désormais des systèmes de contrôle d’épaisseur dédiés.
Chaque étape, de la sélection des matériaux du carton à la conception technique et à la fabrication, doit être conforme à ces normes de précision.
3. Technologie du substrat : équilibrer chaleur, durabilité et compatibilité
Les opérations à haute fréquence de la 5G poussent les circuits imprimés à leurs limites thermiques. Voici les points prioritaires pour les fabricants :
- Facteur de dissipation faible (Df)Avec l'augmentation des fréquences 5G, la minimisation du facteur de distorsion (Df) est indispensable pour réduire l'atténuation du signal.
- résistance thermique supérieureDes matériaux de substrat minces, une conductivité thermique élevée et des feuilles de cuivre lisses sont essentiels. Les températures de fonctionnement des circuits imprimés exigent un indice thermique relatif (RTI) plus élevé (de 105 °C à 150 °C) et une meilleure conductivité thermique (Tc). Les simulations prouvent qu'améliorer Tc est plus efficace que de réduire Df pour limiter l'élévation de température.
- Expansion contrôléePour les grands circuits imprimés (≥ 1100 mm) et les puces (≥ 100 mm), la compatibilité avec les matériaux d'encapsulation exige que le coefficient de dilatation thermique (CTE) du circuit imprimé sur les axes X et Y soit ≤ 12 ppm.
- CTI élevéLes cartes d'alimentation pour l'infrastructure 5G nécessitent un indice de suivi comparatif (CTI) élevé pour éviter les pannes électriques.
4. Matériaux auxiliaires : les facteurs “ cachés ” de la qualité du signal
Souvent négligés, les matériaux auxiliaires peuvent faire toute la différence en termes de performances des circuits imprimés 5G :
- Encre de masque de soudureLes encres conventionnelles constituent un goulot d'étranglement pour les circuits externes à haute vitesse. Des encres de masque de soudure à très faibles pertes sont nécessaires de toute urgence pour préserver l'intégrité du signal, en particulier pour les masques de soudure noirs, qui ont un impact significatif sur les signaux haute fréquence.
- Solutions de brunissementLes signaux haute fréquence et haute vitesse sont sensibles à la rugosité de la feuille de cuivre (en raison de l'effet de peau). Les solutions de revêtement brun à faible rugosité sont désormais largement adoptées pour minimiser les pertes de circuit dans les circuits imprimés 5G.
Saisir l'opportunité des circuits imprimés 5G : 3 stratégies concrètes pour les fabricants
- Investir dans les capacités HDI et de forage arrièreCollaborez avec les fournisseurs d'équipements pour moderniser les lignes de production HDI de niveau 4 et plus ainsi que les machines de perçage arrière de précision ; cela vous aidera à répondre aux exigences de haute densité des stations de base et des routeurs 5G.
- Collaborer avec les fournisseurs de matériauxCollaborer étroitement avec les fabricants de substrats et d'encres pour développer des solutions sur mesure (par exemple, des substrats à faible Df, des encres à très faibles pertes) adaptées aux besoins spécifiques de la 5G.
- Optimiser les systèmes de contrôle qualitéMettre en place une surveillance en temps réel de l'impédance, de l'épaisseur du diélectrique et de la rugosité du cuivre. Les certifications telles que IPC-6012 (pour la qualité des circuits imprimés) et ISO 9001 renforceront la confiance des fabricants d'équipements 5G.
