Conocimiento Esencial de Capas de PCB para Proyectos Electrónicos

Un circuito impreso (PCB) sigue siendo un nombre familiar, aunque algunos los conocen como "tarjetas de cableado impreso" o "placas de cableado impreso". Con la transición de la electrónica desde relés y tubos de vacío a circuitos integrados y silicio, el coste y el tamaño de los circuitos electrónicos comenzaron a disminuir. La presión por minimizar el tamaño y los costes de fabricación de los productos electrónicos de consumo impulsó a los fabricantes a buscar soluciones razonables. Este movimiento dio origen a los circuitos impresos.

Un PCB es una placa que conecta varios componentes electrónicos en un solo lugar, permitiendo el enrutamiento de energía a través de dispositivos físicos. Los PCBs tienen muchas capas diferentes. Para los no iniciados, estos tipos de recubrimientos pueden resultar un poco confusos. Sin embargo, una vez que se adquiere una comprensión básica, todo parece sencillo. Este artículo analiza cuestiones relacionadas con las capas de PCB, como los tipos, métodos de apilado, conectividad entre capas y aplicación adecuada de estas capas.

Tipos Comunes de Capas de PCB

Las capas de los circuitos impresos constan de 7 categorías. Incluyen capas de señal, capa mecánica, planos internos (capa de tierra/alimentación interna), capas de serigrafía, capa de máscara de soldadura, capa de trabajo del sistema y otras.

Capas de Señal

Incluyen la capa inferior, capa superior, capa intermedia 30, capa intermedia 1 y 2. Se utilizan para la colocación de componentes y enrutamiento. Aquí, los cables y otros objetos en la superficie consisten en recubrimiento de cobre.

Capa Mecánica

Estos tipos de recubrimientos consisten en información indicativa sobre la placa y medios de ensamblaje. Incluyen líneas de dimensiones físicas, datos, marcas dimensionales, información de agujeros pasantes, instrucciones de ensamblaje, entre otros.

Planos Internos

También denominados capa interna, se utilizan para la disposición de cables de tierra y líneas de alimentación. Los objetos o líneas en estos niveles son libres de cobre o, en otras palabras, no conductores. Desempeñan un papel activo en la distribución de alimentación y tierra en un PCB.

Capa de Serigrafía

Estas capas se utilizan para dibujar el contorno de componentes, información de texto o el número de elementos en un PCB.

Capa de Máscara de Soldadura

De color verde, protegen las pistas de cortocircuitos, principalmente cuando el PCB acumula residuos.

Capa de Trabajo del Sistema

Se utilizan para mostrar conexiones eléctricas entre pads, componentes y vías.

Otras

Otros tipos de recubrimientos incluyen capas de keep-out, planos divididos, pasta de soldadura y multicapas, entre otros.

Métodos Comunes de Apilado de Capas de PCB

El apilado es necesario durante la fabricación de PCBs. Pero, ¿qué es el stack-up? El apilado es la disposición de capas aislantes y de cobre que forman un circuito impreso antes del diseño del layout de la placa. Además de permitir obtener más circuitos, el stack-up ofrece otras ventajas.

Por ejemplo, el apilado de capas de PCB ayuda a equilibrar la necesidad de métodos de fabricación eficientes y de bajo coste. Además, contribuye a minimizar la vulnerabilidad del circuito a la radiación y al ruido externo. Asimismo, un buen apilado de capas de PCB mejora la Compatibilidad Electromagnética del diseño.

Existen varios métodos de apilado de capas de PCB. Algunos de los más comunes incluyen apilados de 4, 6 y 8 capas. Es simple: el apilado es donde el fabricante de PCB decide si fabricar PCBs de cuatro, seis u ocho capas; así de sencillo.

Conectividad entre Capas de PCB

Para una funcionalidad útil, es necesario conectar las diferentes capas de los circuitos impresos para que se conviertan en una sola unidad. Sin conectividad, no se logrará una conexión conductiva entre las capas del circuito impreso. En cuanto a un circuito impreso, existen tres tipos principales de conectividad entre capas: Through-hole (agujero pasante), Blind via (via ciega) y Buried via (via enterrada).

En el diseño de PCBs, hay una via que consiste en dos pads en posición correspondiente en diferentes capas de la placa, conectados eléctricamente por un agujero a través de la placa (de ahí el término through-hole). Las vias ciegas solo conectan capas en un lado de la placa, mientras que las vias enterradas solo conectan capas internas. Las vias ciegas no quedan expuestas en las superficies de la placa.

Cómo Determinar las Capas de tu PCB

Las capas de PCB determinan la capacidad y potencia de un circuito impreso. Mucha gente parece confundida sobre si una placa de una capa será suficiente, o si es mejor optar por una PCB de cuatro o incluso seis capas. Aunque el número de capas a menudo depende del presupuesto, hay otros factores determinantes.

Otros factores a considerar al elegir el número de capas de tu PCB incluyen:

• La aplicabilidad o uso de tu PCB
• El tipo de operación o frecuencia necesaria
• Tu presupuesto total para el proyecto previsto
• Qué tan rápido necesitas el PCB
• Densidad y capas de señal requeridas en tu PCB

Capas de PCB: Cómo Aplicarlas Correctamente en el Layout

Inmediatamente después de completar el diseño del PCB, el siguiente paso es la colocación de las diferentes capas en el layout. Una instalación incorrecta de estas capas puede resultar en una placa cuya funcionalidad no cumpla con los estándares requeridos. Sin embargo, existe una forma efectiva de colocar estas capas correctamente en el layout del PCB.

En la aplicación de capas en la fabricación de PCBs, existen altas probabilidades de fallos en el layout, lo que puede afectar negativamente la funcionalidad del producto final. El layout de PCB se lleva a cabo en dos pasos: el paso de laminado y el paso de lay-up. Ambos procesos son casi iguales. Aquí, una prensa mecánica une todas las capas en el layout. En este punto, se perforan pines en las láminas para mantenerlas correctamente alineadas. Dependiendo de la tecnología, estos pines se retiran luego, dejando las capas asentadas en el layout.

Capas de PCB: Propósito de las Placas Multicapa

Un PCB multicapa es una placa cuya composición consta de tres o más capas conductoras de lámina de cobre. Aparecen como varias capas de PCBs de doble cara que se pegan y laminan juntas usando capas de aislamiento termo-protector entre ellas. Existen varios beneficios asociados con los circuitos impresos multicapa, como se destaca a continuación.

Primero, los PCBs multicapa son más pequeños que otros PCBs con la misma funcionalidad. El tamaño reducido es beneficioso ya que la electrónica moderna tiende hacia dispositivos más pequeños, compactos y potentes. Segundo, son ligeros, lo que significa que son altamente móviles. Tercero, son altamente duraderos y de alta calidad debido a la planificación que conlleva su creación. Por último, son más flexibles y potentes.

Estas ventajas hacen que los PCBs multicapa sean cada vez más útiles en una gran variedad de aplicaciones. Por lo anterior y muchos otros beneficios menores, no es de extrañar ver un número creciente de sectores optando por usarlos.

Capas de PCB: Cómo Alinearlas al Fabricar PCBs Multicapa

El proceso de alineación al fabricar PCBs multicapa no es tan difícil. Primero, cada una de las capas se somete a un proceso de limpieza para prepararlas para el ajuste. Los agujeros taladrados anteriormente se utilizan para alinear las capas internas y externas del PCB. Para que la alineación sea exitosa, un técnico las coloca en un tipo particular de máquina comúnmente conocida como visual punch (perforadora visual).

Esta máquina introduce un pequeño pasador a través de los agujeros para alinear las capas de la placa. Después, hay otra máquina diseñada para inspección óptica que asegura que no hay defectos.

Personalización de las Capas de PCB

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Resumen

Los circuitos impresos son dispositivos que conectan varios componentes electrónicos, permitiendo el enrutamiento de energía entre dispositivos físicos. La mayoría de los dispositivos electrónicos que personas e industrias usan diariamente consisten en PCBs. Estos PCBs constan de varias capas. Hay placas con dos capas, cuatro capas, seis capas, etc., dependiendo del uso y presupuesto, entre otros.

Para una funcionalidad útil, estas capas apiladas requieren excelente conectividad y alineación. Hay muchas empresas que actualmente se dedican a la fabricación y ensamblaje de PCBs. Pero si busca una empresa en la que pueda confiar para todas sus necesidades de PCB, no busque más; necesita saber sobre cómo pedir PCBs personalizados en línea. Para la placa PCB que necesita, puede contactarnos en WellPCB, estamos aquí para ayudarle.