La placa de circuito impreso (PCB) es la columna vertebral de los dispositivos modernos. Suele utilizarse como base para conectar y disponer las piezas eléctricas. Generalmente viene con diferentes capas de PCB. Cada capa es responsable de tareas únicas. Sus cuerpos planos y rígidos constituyen una base estable para colocar las piezas. Su principal función es garantizar que la conexión eléctrica sea segura y eficaz.
Este artículo destaca principalmente los distintos tipos de capas de las placas de circuito impreso. Muestra cómo funcionan dentro de una placa de circuito impreso.
¿Qué es una capa de PCB?
Una placa de circuito impreso tiene principalmente tres categorías de capas: estructurales, funcionales y conductoras.
Una placa de circuito impreso tiene diferentes capas estructurales, como el sustrato, el cobre, la máscara de soldadura y la serigrafía. Cada capa desempeña una función específica en el funcionamiento del circuito impreso.
Para fabricar una placa de circuito impreso, estas capas se apilan. Los adhesivos las mantienen en su sitio. Las más importantes son las capas de cobre. Se sitúan entre las capas aislantes. Por tanto, una capa de PCB es como un nivel separado en un sándwich.
En cuanto a las capas conductoras, el número de capas de un circuito impreso suele ser el número de capas de cobre. Las capas múltiples son necesarias para acomodar diseños de circuitos complejos.
Sin embargo, existen ocho capas funcionales diferentes. Hablaremos de estas capas en las siguientes secciones.
Cada capa de una placa de circuito impreso tiene una función específica. La capa de sustrato aporta resistencia a la placa de circuito impreso. El cobre ayuda a conectar las piezas eléctricas. Por otro lado, la máscara de soldadura protege la traza de posibles daños. Por último, la serigrafía nos ayuda a saber qué pieza es cada una.
Sin estas capas, la electrónica no funcionaría bien. Así que cada capa es superimportante para que la PCB funcione.
4 Estructuras comunes Capas de circuitos impresos
Como ya se ha mencionado, cada capa de una placa de circuito impreso tiene una función única. Trabajan juntas y hacen que la placa de circuito impreso sea robusta y eficaz. La protegen de situaciones peligrosas y garantizan que funcione sin problemas. Pero veámoslas en detalle.
Capa #1 Capa de sustrato
La capa de sustrato es la base de una placa de circuito impreso. Proporciona una base sólida para todos sus componentes. Se encuentra en la parte inferior de la placa. Mantiene unidos todos los elementos.
El sustrato suele ser de fibra de vidrio (FR4). Es resistente y rígido, lo que garantiza la estabilidad de la placa de circuito impreso. Aunque las PCB flexibles pueden ser de plástico (Kapton), algunas pueden utilizar resinas epoxi. Sin embargo, la fibra de vidrio (FR4) es la mejor para crear placas de circuito impreso de alta calidad.
Capa #2 Capa de cobre
La capa de cobre es una fina lámina de cobre calentada y adherida a la placa de circuito. Está justo encima de la capa de sustrato. La capa de cobre es crucial para conducir la electricidad.
El número de capas de cobre varía de un circuito impreso a otro. Los PCB de una sola cara tienen una sola capa de cobre y suelen utilizarse en dispositivos electrónicos más sencillos.
En cambio, los de doble cara tienen cobre por ambos lados. Suelen utilizar vías para conectar las capas superior e inferior. De este modo, pueden realizar trazados más estrechos. Esta característica es muy útil para conectar circuitos a lo largo de la placa.
Tenga en cuenta que las capas de cobre más gruesas son las más utilizadas para manejar potencias elevadas.
Capa #3 Máscara de soldadura Capa PCB
La capa de máscara de soldadura es una capa protectora que se aplica a la superficie de una placa de circuito impreso. Suele ser de color verde y cubre las pistas de cobre de la placa. Actúa como un escudo para evitar que las trazas de cobre toquen algo que pueda causar daños.
Una vez colocada la capa de cobre, puedes añadir la máscara de soldadura. Esta capa también aísla el cobre, evitando que entre en contacto con otros metales.
La capa de máscara de soldadura suele estar hecha de resina epoxi líquida. Para la coloración, este líquido viene con un pigmento verde.
Capa #4 Capa de serigrafía o capa de superposición
La capa de serigrafía, también conocida como capa de recubrimiento, se encuentra en la capa más externa de la placa de circuito impreso. Contiene letras, números y símbolos, como la rotulación de un mapa.
En general, la serigrafía le sirve de guía. Te indica qué parte del circuito impreso es cada una. Con etiquetas y símbolos, es más fácil saber dónde conectar los LED o los pines.
Placas de circuito impreso monocapa frente a multicapa
A placa de circuito impreso de una capa sólo tiene una capa de cobre conductora. Su diseño es más sencillo y barato, pero sus prestaciones son limitadas. Circuitos impresos multicapaPor otro lado, tienen más capas de cobre. Pueden manejar circuitos y componentes más complejos. Sin embargo, son más caros.
Por tanto, la elección depende de la complejidad y el presupuesto del proyecto.
| Aspecto | Placa de circuito impreso de una capa | PCB multicapa |
| Número de capas | Sólo contiene una capa de cobre conductora. | Consta de múltiples capas conductoras de cobre. |
| Densidad de los componentes | Menor densidad de componentes debido al espacio limitado de enrutamiento | Mayor densidad de componentes |
| Talla | A menudo más grandes para alojar trazas y componentes. | Puede ser más pequeño, ya que los componentes y las trazas pueden distribuirse en varias capas. |
| Complejidad | Diseño menos complejo | Diseño más complejo |
| Coste | Coste generalmente inferior | Mayor coste |
| Integridad de la señal | Más susceptible a las interferencias | Mejor integridad de la señal |
| Aplicación | Adecuado para dispositivos electrónicos sencillos | Ideal para dispositivos electrónicos complejos |
Capas funcionales de una placa de circuito impreso
Si observamos la parte superior de una placa de circuito impreso, veremos diferentes capas, cada una con su función específica. Veamos con más detalle lo que hacen.
Capas mecánicas
La capa mecánica de una placa de circuito impreso muestra claramente la estructura física. Define con precisión la forma y el tamaño de la placa. Los fabricantes utilizan esta capa para la fabricación y el montaje de las placas de circuito impreso.
Su principal cometido es garantizar que la placa de circuito impreso se construya correctamente y de acuerdo con las especificaciones del diseño. Además, le ayuda a cortar y dar forma a la placa de circuito impreso durante la fabricación. Sin embargo, también hay otras capas por encima. Los recortes, los orificios para herramientas y los bordes son otras secciones destacadas.
Sin capas
Abandona mi zona. Las capas de exclusión son como límites que te indican dónde no puedes colocar cosas. Marcan las áreas donde no puedes colocar componentes o dibujar cables.
Estas capas son muy útiles porque te ayudan a mantener organizados los artículos eléctricos. También te permiten asegurarte de que no se desordena nada importante.
Las capas de conservación garantizan que sigues las normas y no colocas elementos donde no deben estar. Por último, te ayudan a aprovechar al máximo el espacio de la placa de circuito.
Capas de enrutamiento
Las capas de enrutamiento de una placa de circuito impreso son las capas por las que discurren las pistas de cobre para conectar las piezas electrónicas. Estas capas enlazan los componentes transportando señales entre ellos. Es como una carretera en un mapa.
Un buen enrutamiento es vital por muchas razones. En primer lugar, ayuda a que las señales circulen sin problemas y reduce las interferencias. En segundo lugar, controla la EMI electromagnética. Por último, garantiza que todo funcione con eficacia.
A veces, los diseños complejos pueden necesitar varias capas de enrutamiento. Es como añadir carriles adicionales en una autopista para soportar más tráfico.
Planos de potencia y de tierra
El plano de potencia y tierra es una capa específica de una placa de circuito impreso que transporta la electricidad. Su función principal es garantizar que las tensiones de alimentación y tierra se distribuyan adecuadamente por la placa de circuito impreso. En un sentido técnico, esto ayuda a mantener estable la alimentación de las piezas eléctricas. También garantiza que las vías de retorno de la energía sean fluidas.
Los planos de potencia y tierra distribuyen eficazmente el calor, lo que puede ayudar a refrigerar la placa.
Planos parciales y de tierra
Un plano dividido en una placa de circuito impreso divide la capa de potencia o tierra en secciones separadas, cada una con su nivel de tensión específico. De este modo se pueden crear zonas distintas para las masas analógicas y digitales.
La función principal de este plano es aislar diferentes regiones de tensión. Técnicamente, evita las interferencias de ruido. Sin embargo, al dividir cuidadosamente las superficies, gestiona el acoplamiento de ruido. También suministran los múltiples niveles de tensión que necesitan los distintos componentes de la placa de circuito impreso.
Capas de máscara de soldadura
La capa de máscara de soldadura de una placa de circuito impreso es una capa protectora hecha de materiales aislantes. En la mayoría de los casos, se utiliza resina epoxi líquida como material de la máscara de soldadura de la PCB. Esta capa cubre la mayor parte de la placa de circuito impreso. Sin embargo, deja algunas zonas expuestas para la soldadura.
Su principal función es proteger la placa de circuito impreso de la oxidación y evitar cortocircuitos eléctricos. Además, ayuda a definir las zonas donde se realizan y aíslan las conexiones eléctricas.
Capas de pasta de soldadura
Como su nombre indica, es la capa en la que se aplica la pasta de soldadura. La pasta de soldar mejora el flujo de la soldadura entre los cables de los componentes y las placas de circuito impreso. Como resultado, se obtiene una conexión segura para un montaje electrónico fiable.
Las capas de pasta de soldadura garantizan que la pasta de soldadura se aplique correctamente. Esta capa es crucial para los diseños que utilizan piezas de paso fino o pequeñas. En general, garantiza que la soldadura se realice de forma correcta y eficiente durante la producción.
Capas de superposición
La capa de recubrimiento también se conoce como capa de serigrafía. En ella se imprime información importante. Es esencial para ayudar en las tareas de producción y reparación.
Estas capas suelen utilizar la capa de máscara de soldadura como fondo y se encuentran sobre todo en las capas exteriores de la placa de circuito impreso.
Es esencial asegurarse de que la impresión se alinea correctamente con la capa de máscara de soldadura. Así pues, la capa de superposición es como las etiquetas de un mapa, que muestran dónde está cada cosa en la PCB.
Número de capas de PCB
También puede encontrar varios tipos de PCB basados en diferentes capas de cobre conductor. Los siguientes PCB son los más comunes en el mundo actual.
Placa de circuito impreso de 2 capas
Una placa de circuito impreso de dos capas también se conoce como placa de circuito impreso de doble cara. Tiene un único núcleo aislante intercalado entre finas capas de cobre.
Las placas de circuito impreso de dos capas son adecuadas para proyectos de bajo coste y relativamente sencillos.
Placa de circuito impreso de 4 capas
Como su nombre indica, una placa de circuito impreso de cuatro capas tiene dos capas de cobre adicionales. El espacio adicional para el trazado suele mejorar la calidad de la señal y reducir el ruido. También ofrece una mayor densidad de componentes.
Placa de circuito impreso de 6, 8, 10 y 12 capas apilable
En consecuencia, también puede encontrar apilamientos de placas de circuito impreso de varias capas. Cada tipo es adecuado para aplicaciones únicas. Esta diversidad suele deberse a las distintas necesidades de las distintas industrias. Estas placas de circuito impreso multicapa se utilizan mucho en diseños industriales y disposiciones complejas.
| Número de capas | Configuración de capas |
| Placa de circuito impreso de 6 capas apilable | Soldoermask | Capa de señal HS | Prepeg | Capa de señal HS | Núcleo | Capa de señal HS | Prepeg | Capa de señal HS | Núcleo | Capa de señal HS | Pregeg | Capa de señal HS | Máscara de soldadura |
| Placa de circuito impreso de 8 capas apilable | Capa adicional de dos señales HS |
| Placa de circuito impreso de 10 capas apilable | Capa de señal adicional 4 HS |
| Placa de circuito impreso de 12 capas apilable | Capa de señal 6 HS adicional |
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