Apilado de PCB

¿Qué es el apilado de PCB?

El apilamiento de PCB se refiere a la disposición de las capas de cobre y aislantes que constituyen una placa de circuito impreso. Un apilado de PCB típico consiste en capas alternas de cobre y material aislante, como las capas de preimpregnado y de núcleo. Las capas de cobre contienen los circuitos y sirven de vías conductoras para las señales electrónicas de la placa.

El apilamiento de la placa de circuito impreso es un aspecto esencial de su diseño y determina sus propiedades eléctricas, como la integridad de la señal, la distribución de la energía y la compatibilidad electromagnética (CEM). También influye en las propiedades mecánicas y térmicas de la placa. El número de capas utilizadas en un apilamiento de PCB puede ser flexible y viene determinado por la complejidad del circuito y los requisitos previos específicos del diseño.

El más sencillo y común es el de dos capas, pero los diseños de alta densidad pueden requerir cuatro o más capas para alojar los componentes y el encaminamiento necesarios. Los diseñadores deben tener muy en cuenta el apilamiento de la PCB durante el proceso de diseño para garantizar que la placa cumpla los requisitos eléctricos y mecánicos necesarios y, al mismo tiempo, sea rentable de fabricar. Un diseño de apilado adecuado puede ayudar a minimizar la pérdida de señal, reducir las interferencias electromagnéticas y proporcionar una red de distribución de energía estable, lo que se traduce en una placa de circuito impreso más fiable y de alto rendimiento.

Un stack up es el conjunto de capas de cobre y protectores que componen una placa de circuito impreso antes de planificar el último diseño de la placa. Hacer frente a un stack up decente no es en general sencillo y las organizaciones que fabrican circuitos impresos multifacéticos, por ejemplo, Hitech Circuits, una empresa china comprometida con la rápida creación de prototipos de circuitos impresos SMT y segmentos transversales, para expertos, deben estar a la vanguardia.

Disponer de numerosas capas aumenta la capacidad de la placa para transportar energía, disminuye la impedancia cruzada, elimina la obstrucción electromagnética y favorece la señalización rápida. Mientras que un nivel de apilamiento le permite obtener numerosos circuitos electrónicos en una placa solitaria a través de las diferentes capas de la placa PCB, la construcción de la configuración de apilamiento de PCB ofrece numerosos beneficios diferentes:

Un montón de capas de pcb rígido puede ayudar a limitar la debilidad del circuito a la conmoción exterior, así como limitar la radiación y la impedancia de abatimiento y los problemas de diafonía en marcos rápidos.

Un gran apilamiento de placas de circuito impreso también puede contribuir a una creación duradera, eficaz y con un coste mínimo.

Un apilamiento correcto de 4 capas de PCB puede mejorar la similitud electromagnética de la tarea.

Con una sola capa o dos capas de PCB el espesor de la placa es de vez en cuando pensado. No obstante, con el enfoque de PCB de múltiples facetas, el montón de materiales está empezando a ser cada vez más básico y el último gasto es el factor que influye en toda la empresa.

El apilamiento más sencillo puede incorporar PCB de 4 capas, hasta los más imprevisibles que requieren una superposición sucesiva competente. Cuanto mayor sea la cantidad de capas, más se permite al arquitecto desenrollar su circuito, con menos posibilidades de encontrar casualmente arreglos "inimaginables".

Las tareas de recubrimiento de apilamiento de pcb de 4 capas comprenden en el plano de las capas de cobre y las capas de protección que componen un circuito. El apilamiento que elija asume positivamente una parte significativa en la presentación de la placa severamente.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar el diseño de apilamiento de capas?

Tener más de una capa en la placa de circuito impreso aumentará la capacidad de la placa para aumentar el flujo de energía.
Aparte de eso, la placa de circuito impreso evitará cualquier forma de interferencia cruzada durante la fase de aplicación.
Además, tendrá una placa de circuito impreso que no experimenta interferencias electromagnéticas.
Con la mayoría de las interferencias fuera del camino, usted tendrá una placa de circuito impreso que funciona a altas velocidades.
Esto se debe al hecho de que tendrá múltiples circuitos electrónicos en PCB aumentando el número de capas.
Además de los beneficios anteriores, aquí hay otros beneficios que experimentará con los apilamientos de capas.

Minimizar Vulnerabilidad de Circuitos

Con el apilamiento de capas, minimizará la vulnerabilidad del circuito al ruido procedente de fuentes externas.

Además, minimizará los casos de radiación y reducirá los problemas de diafonía e impedancia en aplicaciones de alta velocidad.

Producción de Bajo Coste
Disponer de un buen apilamiento de capas de circuitos impresos también contribuirá a eliminar el elevado coste de fabricación de las placas de circuito impreso.
Colocará múltiples circuitos en una placa, agilizando así la producción, reduciendo los residuos y el coste total de producción.

Mejorar Compatibilidad Electromagnética
También estará en mejores condiciones de utilizar máquinas que tengan una gran compatibilidad electromagnética.
Las interferencias serán mínimas, lo que aumentará la eficacia del funcionamiento de los apiladores de capas.
¿Cuáles son los factores más importantes a tener en cuenta cuando se trata de apilamiento de placas?
Hay que tener mucho cuidado especialmente cuando se está haciendo o tratando con el apilamiento de placas.
Este es un factor importante que debe ayudar a prevenir errores que aumenten el ruido y la radiación del circuito.
Para evitar cometer tales errores, hay que tener en cuenta determinados factores a la hora de apilar las placas.
Estos son los principales factores a tener en cuenta para evitar cometer errores en el apilamiento de las capas de la placa de circuito impreso.

Número de Capas  
PCB multicapa
Debe conocer el número de capas que tendrá la placa de circuito impreso en función de las especificaciones de la aplicación.
Con este conocimiento en la mano, usted estará en una mejor posición para determinar el resultado final de todo el proceso.

Tipos de Planos
También debe conocer los tipos de planos que utilizará en los planos de potencia y tierra.
Aparte de eso, tienes que entender el número correcto de planos que necesitas para tus aplicaciones de apilado de capas de PCB.

Secuencia y Clasificación de Niveles
Aquí debe saber cuántos niveles de clasificación y secuenciación incluirá en la fabricación de los apilamientos de capas.
Este es un aspecto muy importante que variará según el número de capas y el tipo de planos que tenga.

Espaciado
Hay que tener mucho cuidado con los niveles de espaciado entre las capas en el apilamiento de capas de la PCB.
Por supuesto, el nivel de separación también irá de la mano con el resultado de rendimiento que espera de la PCB.
¿Qué consideraciones hay que tener en cuenta al decidir el número de capas?
Hay muy pocas consideraciones que la gente tenga en cuenta sobre otros factores aparte del número de capas.
Al considerar el número de capas en el apilamiento de PCB hay diferentes cosas que necesitas saber.
Estos son los principales factores a tener en cuenta a la hora de considerar el número de capas en el apilamiento.

Number of layers in PCB

Number of Signals

You should look at the number of signals that you will have on the entire printed circuit board.

In addition to the number, you must also be considerate of the cost of signals to route on the PCB.

Frequency of Operation

You must also know the frequency at which your PCB will operate in relation to the number of layers.

This factor will not only have an impact on the number of layers but also on the number of signals.

Emission Requirements

You should also determine the impact that the PCB will have on the environment in terms of emissions.

In this case, you need to classify the emissions under Class A emissions or under Class B emissions.

Position of the PCB

Here, you will look at the location of the PCB and determine whether it will be in a shield container or not.

You will have more freedom to have more layers on the PCB in case you position it within a shield container.

EMC Regulations

You must also know if the design team handling the PCB have the right knowledge on EMC rules and regulations.

It is very important to work with a team of designers who understand the basics of EMC regulations and rules.

You should note that all the above factors are important when considering the number of layers stackups.

As a rule, the higher the number of layers stackup, the lower the noise that you are likely to experience.

Reglas y Consejos para Diseño de Apilamientos de PCB

Gestionar un buen stackup requiere seguir cientos de reglas y criterios, pero algunos de los más importantes son:

1. Las placas planas de tierra son la opción preferida, ya que permiten el enrutamiento de la señal en configuraciones microstrip o stripline, lo que resulta en niveles de impedancia de tierra y ruido de tierra más bajos.

2. Para evitar la radiación de las señales de alta velocidad, es importante encaminarlas en capas intermedias entre distintos niveles, utilizando planos de tierra como blindajes.

3. Las capas de señales deben colocarse lo más cerca posible unas de otras, aunque estén en planos adyacentes, y siempre junto a un plano.

4. Tener varios planos de tierra es beneficioso, ya que disminuye la impedancia de tierra de la placa y reduce la radiación.

5. Es crucial tener un fuerte acoplamiento entre los planos de potencia y tierra.

6. Una sección transversal es aconsejable desde el punto de vista mecánico para evitar deformaciones.

7. Si los niveles de señal están próximos a los niveles de los planos, ya sean de tierra o de potencia, la corriente de retorno puede fluir a través del plano adyacente, lo que ayuda a reducir la inductancia de la vía de retorno.

8. Para mejorar el ruido y el rendimiento EMI, una forma factible es reducir el espesor del aislamiento entre una capa de señal y su plano vecino.

9. A la hora de elegir los materiales en función de sus propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, es fundamental tener en cuenta el grosor de cada capa de señal, teniendo en cuenta los grosores estándar y las características de los distintos tipos de materiales para circuitos impresos.

10. Para diseñar el apilamiento se debe utilizar un software de alta calidad, seleccionando los materiales adecuados de la biblioteca y realizando cálculos de impedancia basados en sus dimensiones.

Apilado de capas de PCB estándar de Hitechpcb

Hitech Circuits Co., Limited proporciona placas de circuito multicapa con capas en el rango de 4 a 38 capas, espesor de placa de 0,4 mm a 6,0 mm, espesor de cobre de 18μm a 1050μm (0,5 oz a 30 oz), espesor de cobre de la capa interna de 18μm a 350μm (0,5 oz a 10 oz), y espaciado mínimo entre capas de 3mil.

Las siguientes imágenes presentan el apilamiento más utilizado por Hitechpcb para el servicio de PCB estándar. El apilamiento real de capas vendrá determinado por el material de la placa de circuito impreso y muchos otros elementos. Si tiene requisitos especiales sobre el apilamiento de capas de PCB, envíenos el grosor de su placa de circuito y el número de capas por correo electrónico. Compartiremos el apilamiento correspondiente en consecuencia.

Nota: Nuestro servicio de prototipos PCB ofrece posibilidades limitadas de apilado de capas personalizado. Si su aplicación requiere un apilado de capas específico, le recomendamos el servicio de PCB estándar.

Ejemplos de diseño de apilamiento de PCB

Apilado de PCB de 4 capas

Un apilado de PCB estándar de 4 capas suele presentar una capa central gruesa en el centro de la placa, rodeada por dos capas de preimpregnado más finas, y las capas superficiales se utilizan principalmente para las señales y el montaje de componentes. Las capas interiores suelen dedicarse a las redes de alimentación y tierra. Para las conexiones entre las capas se suelen utilizar vías pasantes. La máscara de soldadura con almohadillas expuestas se aplica a las capas exteriores para permitir el montaje de componentes SMD y pasantes. 

Apilado de PCB de 6 capas

El diseño de un apilamiento de PCB de 6 capas es comparable al de un diseño de 4 capas, pero tiene dos capas de señal adicionales colocadas entre los planos, lo que da como resultado dos capas enterradas que son ideales para señales de alta velocidad y dos capas superficiales que son adecuadas para enrutar señales de baja velocidad. La colocación de las capas de señal cerca de sus planos adyacentes y el uso de un núcleo central más grueso para lograr el grosor de placa deseado (por ejemplo, 62 MIL) puede mejorar en gran medida el rendimiento EMI.

Apilado de PCB de 8 capas

Para un apilamiento de PCB de 8 capas, el diseño debe incluir al menos tres planos de alimentación/tierra para aumentar la compatibilidad electromagnética (EMC) y minimizar los problemas relacionados con EMI. Los ingenieros y diseñadores de PCB suelen tener en cuenta los requisitos del circuito a la hora de diseñar la disposición del apilamiento. 

Apilado de PCB de 10 capas

Una placa de circuito impreso de 10 capas debe utilizarse cuando se requieren 6 capas de enrutamiento y 4 planos y la EMC es motivo de preocupación. Este apilamiento típico de PCB de 10 capas es ideal debido al estrecho acoplamiento de los planos de señal y retorno, el apantallamiento de las capas de señal de alta velocidad, la existencia de múltiples planos de tierra, así como un par de planos de alimentación/tierra estrechamente acoplados en el centro de la placa. Las señales de alta velocidad normalmente se encaminan por las capas de señal enterradas entre los planos (capas 3-4 y 7-8 en este caso).

Apilado de PCB de 12 capas

12 capas es el mayor número de capas que se pueden fabricar en una placa de 62mil de grosor. Ocasionalmente se pueden ver placas de 14 a 16 capas fabricadas como placas de 62MIL de grosor, pero el número de fabricantes capaces de producirlas se limita a aquellos que pueden producir placas HDI.

Apilado de PCB de 14 capas

La placa de circuito impreso de 14 capas se utiliza cuando se requieren 8 capas de enrutamiento (señal) y un blindaje especial de las redes críticas. Las capas 6 y 9 aíslan las señales sensibles, mientras que las capas 3 y 4 y 11 y 12 apantallan las señales de alta velocidad.

Apilado de PCB de 16 capas

Una PCB de 16 capas proporciona 10 capas de enrutamiento y se utiliza normalmente para diseños extremadamente densos. Generalmente, se ven PCBs de 16 capas donde la tecnología de enrutamiento utilizada en la aplicación EDA.

Apilado de PCB de 18 capas

Una PCB de 18 capas proporciona 12 capas de enrutamiento y se utiliza normalmente para diseños extremadamente densos. Por lo general, en las PCB de 18 capas se utiliza la tecnología de enrutamiento de la aplicación EDA.

Respaldo para diseños de PCB rígida-flexible:

La norma IPC-6013 caracteriza cuatro tipos de apilamiento para placas flexibles e inflexibles:

Tipo 1 - Flex de una capa: Utiliza una capa conductora descubierta por un lado o cubierta entre capas protectoras.

Tipo 2 - Flex de doble capa: Utiliza dos capas conductoras con aberturas pasantes chapadas.

Tipo 3 - Flex multicapa: También utiliza aberturas pasantes chapadas entre las capas con conductor permitido en todas las capas.

Tipo 4 - Multicapa rígido-flexible: Combina capas inflexibles y adaptables en el segmento inflexible con un área adaptable descubierta y conductores en las capas inflexibles.

Dado que las placas de circuito impreso no flexibles tienen diversos requisitos previos de apilamiento de placas de circuito impreso rígidas de 4 capas, los grupos de planificación deben caracterizar diferentes apilamientos de capas junto a las zonas inflexibles y adaptables de la placa de circuito impreso. Cada zona o distrito de la placa se asocia con una pila de capas determinada.

Ofrecemos Gestión Avanzada de Pilas de Capas de PCB:

Permitimos el significado de varias pilas para planes flexibles inflexibles. Una pila de capas experta general caracteriza la disposición absoluta de capas accesibles para el plan. Se pueden caracterizar bastantes subpilas a partir de las capas accesibles de la pila experta. El gestor de pila de capas permite a los grupos de configuración caracterizar minuciosamente las zonas de curvatura mientras construyen el estado general del tablero flexible sin curvar.

Nuestro gestor permite a los planificadores diseñar las capas de una placa de circuito impreso. Al utilizar el Gestor de pilas de capas, se pueden añadir, unir, eliminar y diseñar las pilas de capas. Después de que el Gestor de Pila de Capas caracterice las necesidades materiales y mecánicas de las capas, materiales, espesores y constantes dieléctricas, utilizamos la Tabla de Pila de Capas para archivar gráficamente las disposiciones de las capas.

Puede caracterizar las propiedades de las capas mientras habla con su fabricante. Las propiedades de las capas se extienden por toda la capa y por pilas totalmente relacionadas. Todas las capas mecánicas aparecen después de las capas reales. Puede utilizar la documentación de la tabla de apilamiento de capas para reducir la complejidad de las estructuras de apilamiento de capas flexibles inflexibles.

La PCB rígida-flexible da numerosos beneficios, sin embargo, no se requieren constantemente, y requieren una programación de placa de circuito de configuración avanzada como Hitechpcb.

Algunos materiales son viables entre sí como se caracteriza en las hojas de corte IPC, incluyendo inflexible flex y flex materiales.

Algunos flex y inflexible flex PCBs están destinados para uno o el otro estática o dinámica de torsión, y el requisito para el arco continuo debe ser recordado para la flexión apilar plan.

Calcular la Impedancia de Enrutamiento Correcta para un Esquema de PCB:

Posteriormente a la construcción de la pila de capas de PCB para su pila de 4 capas o placa más desarrollado, puede que tenga que establecer una impedancia objetivo para explícita sigue. Con la disposición total de RIGID PCB configuración gobierna en Circuitos Hiteh, los clientes pueden asumir la responsabilidad de todas las partes de su formato y dirigir. Esto incluye las distancias entre puntos destacados importantes como vías, cojines y polígonos, así como la caracterización de los tamaños destacados para garantizar la honestidad de la señal y la fabricación.

El apilamiento de pcb de 4 capas decidirá la impedancia de los conductores dirigidos en una capa de nivel superficial. El solucionador de campo coordinado de Simberian proporciona las estimaciones exactas de impedancia sin utilizar una aplicación externa. La anchura determinada y las separaciones decididas en el gestor editorial del plan de apilamiento de capas podrán entonces establecerse como regla de plan eléctrico para el formato y el direccionamiento. La impedancia objetivo necesaria en la placa se mantendrá durante todo el direccionamiento para garantizar un formato preciso, incluso durante el direccionamiento a través de vías y la aplicación de rasgaduras para interactuar con almohadillas enormes.

En el momento en que se realiza el curso de la placa de circuito impreso y se cambia la cantidad de capas, naturalmente cambiamos el ancho de la pista al tamaño que coordina con la impedancia. La orden Integridad de la señal que se encuentra dentro de nuestro menú Herramientas del editor de PCB le permite utilizar las propiedades del material configuradas a través del Administrador de pila de capas y las anchuras reales de los cursos para comprobar si hay entrecruzamientos de impedancia y problemas de reflexión.

Gestión Constante de la Lista de Materiales Ayuda en Fabricación de PCB:

El conjunto de herramientas de planificación de alto nivel de Hitech Circuits Designer es accesible junto con un conjunto completo de funciones de ensamblaje y documentación. Los conjuntos de herramientas ECAD se abren cerca de su lista de materiales (BOM) que muestra cada uno de los segmentos utilizados en la pila de PCB de 4 capas. Los datos de la lista de materiales se incorporan al marco CAD y resultan importantes para el formato de PCB y los esquemas, y los aspectos destacados de la planificación del ensamblaje extraerán esta información para ayudar a crear y recopilar registros.

El clima conjunto que se ofrece en el interior consolida la admisión a estos instrumentos con la capacidad de hablar constantemente con el diseño, la recreación y la comprobación de reglas. Mediante el establecimiento de esta carga de aspectos más destacados en una aplicación solitaria, los planificadores pueden producir sus PCB de 4 capas con certeza.

Utiliza el mejor plan incluye que ayuda a guiarle a través de todo el ciclo de configuración de PCB y ayudarle a construir hardware progresado en un programa solitario.

Mejor Rendimiento es una de las Ventajas más Importantes de PCB multicapa RIGID:

Existen numerosas motivaciones para utilizar una placa multicapa en lugar de simplemente ahorrar espacio. Las distintas capas de su placa de circuito impreso abordan los problemas de ejecución eléctrica, entre los que se incluyen los siguientes:

Blindaje EMI: Con una carga multifacética, puede diseñar la construcción de capas para incorporar diferentes planos de tierra. Estos planos protegen contra las impedancias electromagnéticas que pueden afectar a los circuitos de la carga y detienen las descargas EMI.

Honestidad de la señal: Las láminas multicapa pueden disponerse con diseños de capas microstrip o stripline para intercalar líneas de transmisión rápida entre ellas. Estos diseños proporcionarán mejores vías de retorno de señales, disminuyendo la conmoción en la placa y controlando la diafonía y el acoplamiento lateral entre las señales siguientes.

Rectitud de potencia: Los planos de fuerza y tierra totalmente metálicos ofrecen una técnica superior para diseminar la fuerza y la tierra que dirigirlas con seguimientos. Asimismo, los planos ayudan a asimilar los picos de fuerza que se producen con el intercambio de circuitos a alta velocidad, proporcionando una organización de circulación de potencia (PDN) más limpia.

Control térmico: Muchos segmentos de una placa de circuitos se calientan y requieren técnicas de refrigeración adicionales. El diseño de placa multicapa puede ayudar en este sentido diseminando el calor por toda la pila de capas de la placa.

PCB multicapa se fabrican apilando dos o más circuitos uno encima de otro, y tienen interconexiones fiables preestablecidas. Dado que la perforación y el chapado se han completado antes de prensar todas las capas, esta técnica viola el proceso de fabricación tradicional desde el principio. Las dos capas interiores están compuestas por paneles dobles tradicionales, mientras que las exteriores son diferentes. Están compuestas por paneles individuales independientes. Antes del prensado, el sustrato interior se taladra, se metaliza, se transfiere el patrón, se revela y se graba. La capa exterior que se taladra es la capa de señal, que se metaliza de manera que se forme un anillo de cobre equilibrado en el borde interior del agujero pasante. A continuación, las capas se enrollan para formar una placa de circuito impreso multicapa, que puede conectarse entre sí (entre componentes) mediante soldadura por ola.

El prensado puede realizarse en una prensa hidráulica o en una cámara de sobrepresión (autoclave). En la prensa hidráulica, el material preparado (para el apilado a presión) se coloca bajo presión fría o precalentada (el material con alta temperatura de transición vítrea se coloca a una temperatura de 170-180°C). La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un polímero amorfo (resina) o parte de la región amorfa de un polímero cristalino pasa de un estado duro y quebradizo a un estado viscoso y gomoso.

PCB multicapa o placas de circuito impreso multicapa son placas de circuito compuestas por dos o más capas conductoras (capas de cobre). La capa de cobre está unida a presión por la capa de resina (preimpregnado). Debido a la complejidad del proceso de fabricación de PCB multicapa, al bajo volumen de producción y a la dificultad de retrabajo, sus precios son relativamente más altos que los de PCB de una sola capa y doble cara.

Hitech Circuits fabrica PCB multicapa de hasta 38 capas , acepta materiales monocapa puros o mixtos: Fr4, Rogers PCB, Polymide, metal Core PCB. Envíe sus archivos de PCB a Sales@hitechpcb.com, ¡le cotizaremos pronto!

Conclusión

El diseño del apilamiento de placas de circuito impreso es un aspecto crucial para ingenieros y diseñadores electrónicos. Para producir componentes electrónicos de alta calidad, hay que tener en cuenta varios factores. Sin un apilamiento de PCB bien diseñado, la calidad y el rendimiento del producto final pueden verse muy comprometidos. Por lo tanto, es importante que los diseñadores seleccionen cuidadosamente los materiales y la construcción de la placa de circuito impreso adecuados para obtener resultados óptimos. Si carece de experiencia en el diseño de PCB stack-up, considere la posibilidad de trabajar con un especialista en diseño de PCB.

El equipo de PCB de Hitechpcb tiene una amplia experiencia en el diseño de stack-ups complejos, incluyendo stack-ups multicapa y HDI. Podemos ayudarle a diseñar un apilamiento rentable y fabricable que cumpla todos los requisitos eléctricos.