La fabricación de placas de circuito impreso multicapa es un proceso de varias etapas. Comienza con un diseño y un software de diseño de PCB. A continuación, se apilan las capas, con la capa interior formando el núcleo. A continuación, se fijan las capas interiores con remaches o mediante fusión. A continuación, las ensamblamos en el orden correcto para la laminación.
El primer paso del proceso de fabricación de placas de circuito impreso multicapa es la creación del laminado de la capa interior. Las capas interiores están formadas por material FR-4. A continuación, una capa de cobre se une al material del núcleo. A continuación, se cubre esta capa con un material fotorresistente. Tras aplicar una capa fotorresistente, exponemos el grosor del cobre a la fotorresistencia. A continuación, se calienta la superficie de cobre para fusionar las capas. De este modo, creamos una placa de circuito completa. Por último, aplicamos el cobre en el interior de los agujeros perforados.
La placa de circuito impreso multicapa es de mayor calidad y más fiable que la de una sola capa. También es más robusto y requiere más aislamiento entre las capas del circuito. Además, puede soportar más peso y calor que una PCB de una sola capa. Además, la producción de las placas de circuito impreso multicapa es cara debido a su complejidad.
La capa exterior de las placas de doble cara es un material de fibra de vidrio que proporciona a la placa la resistencia del núcleo. La capa de cobre suele ser una lámina de cobre o un revestimiento completo de cobre y transporta las señales eléctricas.
Diseño de circuitos multicapa y proceso de laminación
Antes de realizar un diseño de apilado de PCB multicapa, es esencial entender las diferentes capas y sus conexiones. Éstas se conocen como los planos interiores, el preimpregnado y las capas de recubrimiento/adhesivo. El siguiente paso en el proceso es crear un esquema. Para ello, podemos utilizar el diseño asistido por ordenador u otro software de diseño. La creación de un esquema ayuda a garantizar que el diseño de la PCB funcione. A continuación, hay que determinar dónde colocar los componentes y qué tipo de conexión necesitan.
Planos interiores
La capa interior de un diseño de PCB multicapa apilado y laminado debe ser simétrica. Esto es para evitar posibles problemas de arqueo y torsión. Además, el diseñador debe controlar las emisiones de la PCB durante el proceso de laminación. Entonces, puede minimizar las emisiones de la PCB y evitar los bucles de retorno utilizando técnicas de optimización.
Construimos las capas interiores de un diseño de PCB multicapa por capas, con las capas exteriores siempre hechas de lámina de cobre sólido. Estas capas proporcionan un camino para que la corriente de chapado fluya a través de los agujeros perforados. La siguiente capa suele ser un preimpregnado, una tela de vidrio epoxi recubierta de resina epoxi. Ésta sirve de pegamento durante la laminación. Después de ensamblar los planos interiores de un diseño de PCB multicapa, apilamos los paneles en una placa metálica pesada. A continuación, la pila se traslada a una prensa hidráulica calentada.
Las capas interiores de un diseño de PCB multicapa son cruciales para el correcto enrutamiento de la señal y la energía. La capa de señal debe estar adyacente a las capas de alimentación y tierra. No deben estar ni demasiado cerca ni demasiado lejos unas de otras. La capa de señal debe ser adyacente a las capas de tierra, sin que se superpongan las capas.
Un núcleo laminado separa las capas internas de un diseño de PCB multicapa, las capas de cobre superior e inferior. El núcleo laminado mantiene las capas separadas y proporciona conexiones entre las capas. Las vías, por su parte, proporcionan conexiones entre las dos caras de la placa.
El diseño de la placa de circuito impreso multicapa y el laminado son esenciales para el éxito de la producción de circuitos electrónicos. El apilamiento de capas requiere la colocación de capas de cobre y capas de aislamiento. Además, la laminación múltiple aumenta los costes de fabricación.
Prepreg
El prepreg es un material utilizado para unir un diseño de PCB multicapa. El proceso consiste en alternar capas de diferentes materiales en una sola unidad de PCB, asegurando un encapsulado uniforme de los conductores. Las capas generales de un diseño de PCB apilado son los núcleos de PCB, las láminas de epoxi reforzadas con vidrio con trazas de cobre y los preimpregnados.
El núcleo es la primera capa en un diseño de PCB multicapa, hecha de más de dos capas de lámina de cobre. En primer lugar, se aplica el Prepreg a las dos caras de cobre del núcleo, lo que permite la formación de vías enterradas y ciegas.
Utilizar el sustrato de PCB correcto es crucial para el rendimiento general del producto. Un sustrato de PCB mal construido puede aumentar la diafonía, causar interferencias y reducir la integridad de la señal. El sustrato adecuado también es fundamental para la fabricación del producto. El sustrato adecuado proporcionará a la placa de circuito impreso de doble cara una red de distribución de energía de baja inductancia, lo que aumenta el rendimiento general del producto.
Hay varios enfoques diferentes para el diseño de placas de circuito impreso multicapa. El preimpregnado es una de las opciones más populares y rentables. Permite una mayor flexibilidad a la hora de utilizar varias capas. Una placa de seis capas mejorará drásticamente la EMI. Sin embargo, tendrá que llegar a un acuerdo entre la impedancia de la traza y el grosor deseado de la placa.
La elección del material adecuado para el núcleo de la placa de circuito impreso de doble cara y el preimpregnado es esencial a la hora de crear un diseño de apilado de placas de circuito impreso multicapa. Las distintas capas tienen constantes dieléctricas diferentes, lo que puede causar un problema importante con la adaptación de la impedancia. Además, los diferentes materiales del preimpregnado y del núcleo tienen diferentes propiedades eléctricas, lo que puede provocar problemas de adaptación de la impedancia.
Recubrimiento/adhesivo
Hay que tener en cuenta varios factores a la hora de elegir un diseño de PCB multicapa. Entre ellos, el tipo de proceso de laminación. Hay tres procesos de laminación: secuencial, de acumulación y de tapa. Cada uno de ellos requiere procesos diferentes y tiempo adicional. Por ejemplo, el laminado secuencial requiere rellenar las vías después de cada capa secuencial, lo que aumenta tanto el coste como el plazo de entrega.
En primer lugar, debemos determinar el grosor del núcleo de la placa por los requisitos de grosor de la placa multicapa. Lo ideal es que el grosor sea uniforme y que las desviaciones sean mínimas. Además, la distancia entre el tablero central y la unidad efectiva debe ser coherente. Por último, la distancia entre la unidad efectiva y el borde del tablero tampoco debe moverse. Esto permite mejorar el espacio y minimizar el desperdicio de material.
El siguiente paso es determinar el número de capas. Los diseños de placas de circuito impreso multicapa apiladas son más eficientes cuando existen más de dos capas. Una placa de circuito impreso de una sola cara no permitirá estas capas conductoras. Además, al ser más gruesas que las placas de una sola cara, las PCB de doble cara requieren procesos de producción y planificación más extensos. Sin embargo, suelen ser de mayor calidad que las placas de una sola cara.
Cuando se diseña una placa de circuito impreso multicapa, es esencial un cuidadoso equilibrio entre la impedancia de las capas. Por ejemplo, una placa de cuatro capas producirá 15 dB menos de radiación que una placa de dos capas. Lo ideal es que las capas de señal estén muy juntas. Un software de diseño de PCB multicapa de calidad le ayudará en este proceso y le guiará en la selección de los materiales y niveles de impedancia adecuados.
La forma más habitual de fabricar una placa de circuito impreso multicapa es el laminado. Es el método más barato y común, pero hay otros métodos. El mejor método a elegir depende de su aplicación y presupuesto. Por ejemplo, puede considerar la laminación de tapas cuando coloque una placa de circuito impreso rígida entre las capas.
Temperatura de transición del vidrio
La optimización del diseño del apilado de PCB es una parte integral del proceso de fabricación de PCB. Además, los materiales y las técnicas de laminación de muchos sistemas críticos pueden afectar drásticamente al funcionamiento de las placas de circuito impreso. Por esta razón, es esencial entender las diferentes capas y cómo influyen en el rendimiento de la PCB.
El desplazamiento máximo en una curva CTE es la “temperatura de transición vítrea” (Td). Cuando esta temperatura es óptima, el sustrato se ablanda e impide una mayor expansión. Además, la temperatura a la que se produce la transición vítrea depende de la conductividad térmica del material. Una baja conductividad térmica significa que se mueve menos calor. Por el contrario, una conductividad térmica alta significa que es posible una mayor transferencia de calor. Solemos medir la tasa de transferencia de calor en vatios por metro y por grado Celsius.
El siguiente paso en el diseño de las placas de circuito impreso es el proceso de laminación. Este paso requiere un plano, que guía el proceso de fabricación y establece los materiales utilizados para el montaje. De nuevo, disponer de una lista de materiales (BOM) le permitirá planificar los materiales con precisión y elegir las máquinas adecuadas.
La temperatura de transición vítrea es un componente crítico del proceso de diseño de placas de circuito impreso. Esta temperatura determina la cantidad de calor que puede soportar una placa de circuito impreso antes de romperse. Esta temperatura es fundamental porque afecta a la calidad de las conexiones y a las propiedades eléctricas de una placa de circuito impreso. A medida que la placa de circuito impreso se calienta, se funde y se ablanda, lo que puede provocar problemas de conexión.
La fabricación de un PCB multicapa debe tener un apilado simétrico y un grosor de núcleo/preg. Un PCB multicapa con un diseño simétrico es fundamental porque el grosor del núcleo/preg debe ser el mismo para cada capa. Además, el diseño debe evitar la mezcla de diferentes capas, ya que esto provocará deformaciones. Un laminado de alta frecuencia fabricado con FR-4 es una buena opción para mejorar los valores de impedancia.
Ventajas de la fabricación de placas de circuito impreso multicapa frente a las alternativas de una sola capa
Las placas de circuito impreso multicapa son una opción superior por varias razones. Son fiables y eficaces y pueden albergar más componentes electrónicos. Estas ventajas de los PCB multicapa hacen que las placas multicapa sean populares para los circuitos de alta velocidad, que son cada vez más prioritarios en las aplicaciones militares. Además, las placas multicapa son más pequeñas que sus homólogas de una sola capa, lo que deja más espacio para otros componentes.
Mayor fiabilidad
Las placas de circuito impreso multicapa son mejores que las de un solo punto de conexión por varias razones. Sus múltiples capas aumentan su fiabilidad general y pueden soportar más tensión y presión. Una placa multicapa se compone de muchas capas conductoras finas que se unen con un agente adhesivo preimpregnado. También proporciona una mayor protección contra el calor y los golpes.
Las placas de circuito impreso multicapa son cada vez más populares debido a los cambios de tendencia en la industria electrónica. Por ello, muchas industrias han empezado a utilizarlas en sus productos. Por ejemplo, muchos teléfonos móviles, equipos modernos de rayos X, tecnología GPS y otros dispositivos electrónicos de alto funcionamiento tienen PCB multicapa. Sin embargo, las placas de circuito impreso de doble capa son más caras y requieren más trabajo que las alternativas de una sola capa.
Mayor eficacia
Las placas de circuito impreso multicapa ofrecen varias ventajas con respecto a las placas tradicionales. Una de ellas es la reducción del tamaño de un producto, especialmente si se trata de un dispositivo de gran potencia. Otras ventajas de los PCB multicapa son el aumento de la eficiencia y la reducción del apantallamiento EMI.
Además, los PCB multicapa suelen ser más duraderos. Por último, las placas de circuito impreso multicapa permiten crear circuitos electrónicos complejos en una placa más pequeña. Las placas de circuito impreso de doble capa pueden costar más, pero merecen la pena en términos de rendimiento.
Las placas de circuito impreso multicapa tienen muchas ventajas. Pueden ser útiles en todos los dispositivos electrónicos, desde simples aparatos domésticos hasta aparatos comerciales muy sofisticados. Además, las placas de circuito impreso multicapa son más finas y ligeras que las placas convencionales de un solo punto de conexión, lo que es una característica esencial para los dispositivos electrónicos de alta tecnología.
Más ligero
Las placas de circuito impreso multicapa están formadas por varias capas, lo que aumenta la densidad de los circuitos. Las placas de circuito impreso resultantes son más ligeras y fiables que las de una sola capa. Además, las placas de circuito impreso multicapa son más pequeñas que las de una sola capa y son más fáciles de transportar.
Las placas de circuito impreso multicapa son más compactas y rápidas, por lo que son ideales para dispositivos de alta frecuencia. Además, su ligereza y compacidad los hacen adecuados para dispositivos móviles y aparatos electrónicos de alta funcionalidad. Como estos circuitos son cada vez más complejos, las placas de circuito impreso multicapa son la única forma de mantener su ligereza.
Capacidad para alojar más componentes electrónicos
Las placas de circuito impreso multicapa están formadas por varias capas de materiales conductores. Este diseño permite que haya más componentes electrónicos en una placa de circuito impreso. Las placas de circuito impreso multicapa también son más resistentes y duraderas que las de una sola capa. Estas características hacen que las placas de circuito impreso multicapa sean una excelente opción para varias aplicaciones electrónicas.
Los PCB multicapa son cada vez más populares entre los fabricantes. Este tipo de placa de circuito impreso tiene muchas ventajas y es útil para la electrónica móvil. El crecimiento de los dispositivos inteligentes, incluidos los smartphones, ha provocado una creciente demanda de PCB multicapa.
La principal ventaja de las placas de circuito impreso multicapa es su capacidad para albergar más componentes electrónicos. Además, estas placas tienen una superficie mayor que las de una sola capa. El sustrato subyacente puede minimizar la radiación en modo común y minimizar la EMI. También reduce la diafonía entre las trazas.
Mayor calidad
Las placas de circuito impreso multicapa son más flexibles y permiten utilizar más componentes electrónicos. Pueden tener entre cuatro y doce capas. Por ejemplo, un smartphone utilizará hasta ocho capas, mientras que un ordenador necesita hasta doce. Los diseñadores suelen optar por un número par de capas en lugar de uno impar, ya que un número impar puede dar lugar a un diseño de circuito más complicado y a costes más elevados.
Las placas de circuito impreso multicapa también ofrecen una mayor funcionalidad de diseño y tienen un mejor apantallamiento EMI. Estas placas flexibles rígidas son más caras de producir, pero ofrecen muchas ventajas. El coste es mayor y se necesitan herramientas más avanzadas para producir placas multicapa. También suelen ofrecer una mayor densidad de circuitos y una mayor capacidad de funcionamiento.
Desventajas de las placas de circuito impreso multicapa
Los PCB multicapa son más complicados de fabricar que los de una sola capa. Por ello, son más caros. Además, los PCB multicapa tienen más pasos de diseño y fabricación, lo que añade tiempo al proceso de producción. Sin embargo, las personas que necesitan productos electrónicos de alta calidad y gran capacidad están dispuestas a pagar más por la complejidad añadida. Además, a medida que la tecnología avance y se disponga de nuevas técnicas de producción, las placas de circuito impreso multicapa serán más asequibles para los fabricantes.
Una de las desventajas de las placas de circuito impreso multicapa es que requieren más tiempo de diseño que las de una sola cara. Además, el proceso requiere mucho tiempo, por lo que podría duplicar el coste del producto. Además, es difícil producir PCB multicapa, por lo que hay un mayor riesgo de errores. A pesar de estas desventajas, las placas de circuito impreso multicapa pueden ser útiles en muchas aplicaciones.
Las placas de circuito impreso multicapa suelen ser más duraderas que las de una sola cara. Esto se debe a que los PCB multicapa incluyen múltiples capas de aislamiento entre las capas del circuito. Estas capas están unidas con un agente adhesivo y materiales de protección. Sin embargo, pueden no ser adecuadas para todo tipo de dispositivos electrónicos.
Las placas de circuito impreso multicapa pueden mejorar la densidad de los componentes electrónicos y ahorrar espacio. Además, pueden aumentar la funcionalidad de un dispositivo electrónico. Además, pueden reducir el peso y mejorar el apantallamiento EMI. Aunque los PCB multicapa presentan algunos inconvenientes, pueden hacer que un diseño sea mucho más funcional y asequible.
Aplicaciones de las placas de circuito impreso multicapa
Construimos una placa de circuito impreso multicapa utilizando altas temperaturas y presión a partir de materiales Prepreg y de núcleo fusionados. Este proceso garantiza el encapsulamiento uniforme de los conductores y elimina el aire entre las capas. A continuación, cubrimos los conductores con resina en las esquinas. A continuación, se funde un material adhesivo a una temperatura nominal para pegar las capas. Este material puede ser vidrio epoxi, cerámica exótica o teflón. Después de fundir las capas, hay que comprobar que no haya defectos o torceduras.
Las placas de circuito impreso multicapa suelen ser útiles en la electrónica que funciona en entornos industriales. Son resistentes y pueden soportar altas temperaturas y presiones. Por ello, pueden ser ideales en robótica, líneas de montaje automatizadas y fabricación de automóviles. También pueden ser útiles en dispositivos médicos. Aunque estos dispositivos suelen ser manuales o portátiles, las placas de circuito impreso multicapa también son beneficiosas en equipos de gran tamaño, como las máquinas de resonancia magnética.
El uso de las placas de circuito impreso multicapa en electrónica requiere una planificación y un diseño cuidadoso. Esto es esencial para obtener un rendimiento eléctrico superior. Una placa de circuito impreso multicapa mal diseñada puede degradar el rendimiento debido a la diafonía y las emisiones. Asimismo, una selección inadecuada de los materiales puede provocar un aumento del ruido. La planificación del diseño hace que los circuitos sean más robustos y menos susceptibles al ruido externo.
Las placas de circuito impreso multicapa son cada vez más útiles en la electrónica de consumo. Estos dispositivos incluyen todo tipo de artículos que utilizamos a diario. Por ejemplo, los smartphones actuales tienen hasta ocho capas de PCB, e incluso hay tres o más capas en los equipos electrónicos militares. Sin embargo, estas avanzadas placas de circuito impreso multicapa son raras y caras de producir.
