A medida que se acelera la comercialización del 5G a nivel mundial, la demanda de infraestructura de comunicaciones inalámbricas —especialmente de estaciones base— ha aumentado drásticamente. Detrás de este auge se encuentra un componente crítico: Placas de circuito impreso (PCB). Las redes 5G dependen de circuitos impresos (PCB) de alto rendimiento para equipos de comunicación esenciales como conmutadores, enrutadores y sistemas de transporte óptico. A diferencia del 4G, el 5G impone exigencias sin precedentes a los PCB: altísima fiabilidad, rendimiento eléctrico y térmico superior, estricto control de calidad del producto y una vida útil de más de una década. Para los fabricantes de PCB, dominar estas tecnologías avanzadas no es solo un reto, sino la clave para acceder al mercado de PCB para 5G, valorado en más de 100 mil millones de dólares.
La revolución técnica de los PCB impulsada por el 5G: 4 requisitos básicos
1. Tecnología vía: La columna vertebral de las placas de circuito impreso 5G de alta densidad
Los dispositivos 5G integran más funciones en espacios más reducidos, lo que eleva la densidad de las placas de circuito impreso a niveles sin precedentes. Esta tendencia ha hecho que... vías ciegas y enterradas (Fundamental para los diseños HDI, de interconexión de alta densidad) indispensable. Si bien la mayoría de los fabricantes dominan los niveles 1 a 3 de HDI, los niveles superiores de HDI con secuencias de interconexión arbitrarias siguen siendo una brecha que los pioneros se apresuran a cubrir.
¿Otro punto débil? Gestión de talones. En el entorno de alta frecuencia del 5G, el efecto de cortocircuito degrada gravemente la calidad de la señal. Esto significa que los procesos de perforación posterior (para minimizar los cortocircuitos) ya no son opcionales, sino un estándar. Además, los dispositivos de alta frecuencia y alta potencia del 5G generan un calor significativo; la integración de bloques de cobre en las placas de circuito impreso se ha convertido en una solución habitual para mejorar la disipación del calor, garantizando así la estabilidad a largo plazo.
2. Tecnología de circuitos y superficies: Precisión para señales de 56 Gbps
Las velocidades de transmisión de datos 5G han aumentado de 25 Gbps a 56 Gbps, lo que exige un control de impedancia y una atenuación de la señal extremadamente altos. Para los fabricantes de PCB, esto se traduce en:
- Tolerancias más estrictasLa tolerancia de impedancia se ha reducido de ±10% a ±5%, y la tolerancia de ancho de línea de ±20% a ±10%. Incluso desviaciones mínimas pueden afectar la integridad de la señal.
- Superficies más lisasEl “efecto pelicular” (donde las señales de alta frecuencia se propagan a lo largo de las superficies conductoras) hace que la rugosidad de la lámina de cobre sea un factor crítico. Para las capas internas, Ra (rugosidad media) debe ser <0,5 μm para reducir la pérdida de señal.
- Intercapas uniformesLa uniformidad del espesor de la capa dieléctrica (que debe ser ≤15%) influye directamente en la transmisión de la señal. Áreas clave como los BGA con gran superficie de cobre y las líneas de impedancia requieren ahora sistemas de control de espesor específicos.
Cada paso —desde la selección del material del tablero hasta el diseño de ingeniería y la fabricación— debe ajustarse para cumplir con estos estándares de precisión.
3. Tecnología de sustratos: Equilibrio entre calor, durabilidad y compatibilidad
Las operaciones de alta frecuencia del 5G llevan a las placas de circuito impreso a sus límites térmicos. Esto es lo que los fabricantes deben priorizar:
- Factor de disipación bajo (Df)A medida que aumentan las frecuencias 5G, minimizar Df es imprescindible para reducir la atenuación de la señal.
- Resistencia superior al calorLos materiales de sustrato delgados, la alta conductividad térmica y las láminas de cobre lisas son esenciales. Las temperaturas de funcionamiento de las PCB exigen un mayor Índice Térmico Relativo (RTI) —un aumento de 105 °C a 150 °C— y una mejor Conductividad Térmica (Tc). Las simulaciones demuestran que mejorar la Tc es más eficaz que reducir el Df para disminuir el aumento de temperatura.
- Expansión controladaPara placas de circuito impreso (≥1100 mm) y chips (≥100 mm) de gran tamaño, la compatibilidad con los materiales de embalaje requiere que el coeficiente de expansión térmica (CTE) de la placa de circuito impreso en el eje X/Y sea ≤12 ppm.
- CTI altoLas placas de alimentación para la infraestructura 5G necesitan un alto Índice de Seguimiento Comparativo (CTI) para evitar fallos eléctricos.
4. Materiales auxiliares: Los factores “ocultos” de la calidad de la señal
A menudo pasados por alto, los materiales auxiliares pueden determinar el éxito o el fracaso del rendimiento de las PCB 5G:
- tinta de máscara de soldaduraLas tintas convencionales se han convertido en un cuello de botella para los circuitos externos de alta velocidad. Se necesitan urgentemente tintas de máscara de soldadura de ultrabaja pérdida para preservar la integridad de la señal, especialmente para las máscaras de soldadura negras, que afectan significativamente a las señales de alta frecuencia.
- Soluciones de recubrimiento marrónLas señales de alta frecuencia y alta velocidad son sensibles a la rugosidad de la lámina de cobre (debido al efecto pelicular). Actualmente se adoptan ampliamente soluciones de recubrimiento marrón de baja rugosidad para minimizar las pérdidas en los circuitos impresos de 5G.
Aproveche la oportunidad de las PCB 5G: 3 estrategias prácticas para fabricantes
- Invertir en capacidades de perforación horizontal dirigida (HDI) y perforación inversaColabore con proveedores de equipos para modernizar las líneas de producción HDI de nivel 4+ y las máquinas de taladrado posterior de precisión; esto le ayudará a satisfacer las demandas de alta densidad de las estaciones base y los enrutadores 5G.
- Colaborar con proveedores de materialesColaborar estrechamente con los fabricantes de sustratos y tintas para desarrollar soluciones personalizadas (por ejemplo, sustratos de bajo factor de difusión, tintas de ultrabaja pérdida) adaptadas a las necesidades específicas del 5G.
- Optimizar los sistemas de control de calidadImplementar la monitorización en tiempo real de la impedancia, el espesor del dieléctrico y la rugosidad del cobre. Las certificaciones como IPC-6012 (para la calidad de las PCB) e ISO 9001 generarán confianza entre los fabricantes de equipos 5G.
