El advenimiento de los PCB de múltiples capas
Históricamente, las placas de circuito impresas se caracterizaron principalmente por su estructura de una sola o doble capa, que impuso restricciones a su idoneidad para aplicaciones de alta frecuencia debido a la deterioro de la señal e interferencia electromagnética (EMI). Sin embargo, la introducción de placas de circuito impreso de múltiples capas ha resultado en avances notables en la integridad de la señal, la mitigación de interferencia electromagnética (EMI) y el rendimiento general.
Los PCB de múltiples capas (Figura 1) consisten en numerosas capas conductoras que se separan por sustratos aislantes. Este diseño permite la transmisión de señales y planos de energía de manera sofisticada.
Las placas de circuito impreso de múltiples capas (PCB) se distinguen de sus contrapartes de una sola o doble capa por la presencia de tres o más capas conductoras que se separan por material aislante, comúnmente conocido como capas dieléctricas. La interconexión de estas capas es facilitada por VIA, que son pasillos conductores minúsculos que facilitan la comunicación entre capas distintas. El diseño complicado de los PCB de múltiples capas permite una mayor concentración de componentes y circuitos intrincados, lo que los hace esenciales para la tecnología de última generación.
Los PCB multicapa generalmente exhiben un alto grado de rigidez debido al desafío inherente de lograr múltiples capas dentro de una estructura de PCB flexible. Las conexiones eléctricas entre las capas se establecen mediante la utilización de varios tipos de VIA (Figura 2), incluidos los vías ciegos y enterrados.
La configuración implica la colocación de dos capas en la superficie para establecer una conexión entre la placa de circuito impreso (PCB) y el entorno externo. En general, la densidad de las capas en las placas de circuito impreso (PCB) es uniforme. Esto se debe principalmente a la susceptibilidad de números impares a problemas como la deformación.
El número de capas generalmente varía según la aplicación específica, que generalmente cae dentro del rango de cuatro a doce capas.
Por lo general, la mayoría de las aplicaciones requieren un mínimo de cuatro y un máximo de ocho capas. En contraste, las aplicaciones como los teléfonos inteligentes emplean predominantemente un total de doce capas.
Aplicaciones principales
Los PCB de múltiples capas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones electrónicas (Figura 3), que incluyen:
● Consumer Electronics, donde los PCB de múltiples capas juegan un papel fundamental que proporciona la potencia y las señales necesarias para una amplia gama de productos, como teléfonos inteligentes, tabletas, consolas de juegos y dispositivos portátiles. La electrónica elegante y portátil que dependemos diariamente se atribuye a su diseño compacto y alta densidad de componentes
● En el campo de las telecomunicaciones, la utilización de PCB de múltiples capas facilita la transmisión suave de las señales de voz, datos y video en redes, garantizando así una comunicación confiable y efectiva
● Los sistemas de control industrial dependen en gran medida de las placas de circuito impreso (PCB) de múltiples capas debido a su capacidad para administrar de manera efectiva sistemas de control intrincados, mecanismos de monitoreo y procedimientos de automatización. Los paneles de control de la máquina, la robótica y la automatización industrial dependen de ellos como su sistema de apoyo fundamental
● Los PCB de múltiples capas también son relevantes para dispositivos médicos, ya que son cruciales para garantizar la precisión, la confiabilidad y la compacidad. Los equipos de diagnóstico, los sistemas de monitoreo de pacientes y los dispositivos médicos que salvan la vida están significativamente influenciados por su importante papel.
Beneficios y ventajas
Los PCB de múltiples capas proporcionan varios beneficios y ventajas en aplicaciones de alta frecuencia, que incluyen:
● Integridad de señal mejorada: los PCB de múltiples capas facilitan el enrutamiento de impedancia controlada, minimizando la distorsión de la señal y garantizando la transmisión confiable de señales de alta frecuencia. La interferencia de señal más baja de las placas de circuito impreso de múltiples capas dan como resultado un mejor rendimiento, velocidad y confiabilidad
● EMI reducido: mediante la utilización de aviones de tierra y energía dedicados, los PCB de varias capas suprimen efectivamente EMI, mejorando así la confiabilidad del sistema y minimizando la interferencia con los circuitos vecinos
● Diseño compacto: con la capacidad de acomodar más componentes y esquemas de enrutamiento complejos, los PCB de múltiples capas permiten diseños compactos, cruciales para aplicaciones limitadas con espacio como dispositivos móviles y sistemas aeroespaciales.
● Manejo térmico mejorado: los PCB de múltiples capas ofrecen una disipación de calor eficiente a través de la integración de vías térmicas y capas de cobre colocadas estratégicamente, mejorando la confiabilidad y la vida útil de los componentes de alta potencia.
● Flexibilidad de diseño: la versatilidad de los PCB de múltiples capas permite una mayor flexibilidad de diseño, lo que permite a los ingenieros optimizar los parámetros de rendimiento, como la coincidencia de impedancia, el retraso de propagación de la señal y la distribución de energía.