Fabricación de placas de circuito impreso de 12 capas

A medida que los sistemas electrónicos se vuelven cada vez más complejos, las placas de circuito impreso estándar de 4 capas y Placas de 6 capas a menudo no pueden proporcionar suficiente espacio para el tendido de cables ni el aislamiento de la señal.

A Placa de circuito impreso de 12 capas permite a los ingenieros integrar interfaces de alta velocidad, paquetes BGA de alta densidad, múltiples líneas de alimentación y arquitecturas de procesamiento complejas en una estructura de placa compacta.

En comparación con las placas de circuito impreso de menor número de capas, las placas de 12 capas ofrecen:

• Mayor densidad de enrutamiento
• Mejora de la integridad de la señal
• Mejor distribución de la energía
• Supresión mejorada de interferencias electromagnéticas
• Mayor flexibilidad de diseño

Las placas de circuito impreso de 12 capas se utilizan habitualmente en:

• Servidores de IA
• Equipos de red
• Automatización industrial
• Sistemas médicos
• Electrónica del automóvil
• Computación de alto rendimiento
• Infraestructura de telecomunicaciones

TOPFAST ofrece soluciones para prototipos y series de producción gracias a sus avanzadas capacidades de fabricación multicapa.

¿Por qué utilizar una placa de circuito impreso de 12 capas?

Mayor densidad de enrutamiento

Las capas de señal adicionales facilitan el trazado:

• BGA de gran número de pines
• Bus de memoria DDR
• Interfaces PCIe
• Señales de comunicación de alta velocidad

Esto contribuye a reducir el tamaño de los PCB, al tiempo que permite implementar arquitecturas de circuitos complejas.

Integridad de señal mejorada

Los planos de referencia múltiples ayudan a:

• Reducir la diafonía
• Reducir al mínimo los reflejos
• Mejorar las rutas de corriente de retorno
• Estabilizar pares diferenciales

Estas ventajas son fundamentales para los sistemas digitales de alta velocidad.

Lecturas relacionadas: Guía de diseño de la estructura de placas de circuito impreso

Mayor integridad de la alimentación

Las capas dedicadas de alimentación y tierra proporcionan:

• Menor impedancia
• Menor ruido de conmutación
• Mayor estabilidad de tensión

Esto cobra cada vez más importancia en el caso de las CPU, los FPGA y los procesadores de IA.

Mejora del rendimiento en materia de interferencias electromagnéticas

Las estructuras de doce capas proporcionan un blindaje adicional entre las capas de señal, lo que reduce:

• Interferencias electromagnéticas
• Emisiones radiactivas
• Acoplamiento de ruido

Estructura típica de una placa de circuito impreso de 12 capas

Una configuración habitual de apilamiento es:

L1   Señal
L2   Planta baja
L3   Señal
L4   Señal
L5   Potencia
L6   Planta baja
L7   Planta baja
L8   Potencia
L9   Señal
L10  Señal
L11  Planta baja
L12  Señal

Ventajas:

• Excelente integridad de la señal
• Control estable de la impedancia
• Eficaz supresión de interferencias electromagnéticas
• Estructura mecánica equilibrada

Las configuraciones alternativas se pueden optimizar para:

• Sistemas digitales de alta velocidad
• Circuitos de radiofrecuencia y microondas
• Diseños de HDI
• Electrónica de potencia

Lecturas relacionadas: Selección de materiales para placas de circuito impreso de alta frecuencia

Especificaciones estándar de placas de circuito impreso de 12 capas

Parámetro	Capacidad
Recuento de capas	12 capas
Material	FR4, FR4 de alta Tg, Rogers
Peso del cobre	0.5–4 oz
Grosor del tablero	1.0–4.0 mm
Traza/espacio mínimo	3/3 mil
Diámetro mínimo de la broca	0,15 mm
Acabado superficial	ENIG, HASL, OSP, plata por inmersión
Control de la impedancia	Compatible
Norma IPC	Clase 2 de la IPC / Clase 3 de la IPC

Opciones de materiales

FR4 estándar

Adecuado para:

• Sistemas de control industrial
• Informática embebida
• Diseños multicapa de uso general

FR4 de alta Tg

Recomendado para:

• Montaje sin plomo
• Electrónica del automóvil
• Entornos con altas temperaturas

Las ventajas incluyen:

• Mayor estabilidad térmica
• Mayor fiabilidad
• Menor riesgo de delaminación

Enlace interno: Causas y prevención de la delaminación de los PCB

Materiales Rogers

Se utiliza habitualmente en:

• Comunicación por radiofrecuencia
• Sistemas de radar
• Aplicaciones de alta frecuencia

Materiales habituales:

• RO4350B
• Rohde & Schwarz 4003C
• RO3003

Lecturas relacionadas: Selección de materiales para placas de circuito impreso de alta frecuencia

Aplicaciones de los PCB de 12 capas

Servidores de IA y computación de alto rendimiento

Las placas base modernas para servidores requieren:

• Interfaces de memoria de alta velocidad
• BGA de gran tamaño
• Estructuras de enrutamiento densas

Los diseños de 12 capas proporcionan los recursos de enrutamiento y el rendimiento eléctrico necesarios.

Equipos de telecomunicaciones

Entre sus aplicaciones se incluyen:

• Infraestructura 5G
• Dispositivos de comunicación óptica
• Conmutadores de red

Estos productos requieren:

• Impedancia controlada
• Baja pérdida de inserción
• Excelente rendimiento en cuanto a interferencias electromagnéticas

Electrónica del automóvil

Aplicaciones típicas:

• Sistemas ADAS
• Módulos de conducción autónoma
• Sistemas de gestión de baterías

Lecturas relacionadas: Diseño de fiabilidad de PCBA para automoción

Equipos médicos

La electrónica médica requiere:

• Alta fiabilidad
• Transmisión estable de la señal
• Bajo nivel de interferencias electromagnéticas

Automatización industrial

Los controladores industriales suelen funcionar en entornos hostiles y se benefician de:

• Mayor fiabilidad
• Mayor integridad de la alimentación
• Reducción de las interferencias electromagnéticas

Consideraciones de diseño para placas de circuito impreso de 12 capas

Planificación de apilados

Stackup determina:

• Integridad de la señal
• Integridad de la alimentación
• Rendimiento EMI
• Fabricabilidad

Una disposición incorrecta de las capas puede provocar:

• Diafonía
• Reflexión
• Deformación excesiva

Enlace interno: Guía de diseño de la estructura de placas de circuito impreso

Impedancia controlada

Muchas interfaces requieren valores de impedancia precisos:

Interfaz	Impedancia típica
USB	90 Ω Differential
Ethernet	100 Ω Differential
PCIe	85 Ω Differential
DDR	40–60 Ω Single-Ended

Lecturas relacionadas: Explicación del control de la impedancia en los PCB

A través de Reliability

Las placas con un gran número de capas ejercen una mayor tensión sobre las vías metalizadas.

Los diseñadores deben tener en cuenta lo siguiente:

• Relación de aspecto
• Espesor del cobre
• Expansión térmica
• Calidad de la pared del orificio

Lecturas relacionadas: Análisis de fallos en las vías de los circuitos impresos

Balance de cobre

Una distribución equilibrada del cobre ayuda a prevenir:

• Inclínate y gira
• Tensión interna
• Defectos de laminación

Lecturas relacionadas: Deformación de PCB y deformación por reflujo

Selección de materiales

A la hora de seleccionar los materiales, se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Frecuencia
• Requisitos térmicos
• Objetivos de fiabilidad
• Capacidad de fabricación

Lecturas relacionadas: Selección de materiales para placas de circuito impreso de alta frecuencia

Cómo encargar una placa de circuito impreso personalizada de 12 capas

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Preguntas frecuentes

Conclusión

Las placas de circuito impreso de 12 capas ofrecen la densidad de trazado, la integridad de la señal y la fiabilidad que requieren los sistemas electrónicos más exigentes de la actualidad.

Gracias a un diseño optimizado de la estructura, la impedancia controlada, los materiales de alta calidad y los procesos de fabricación avanzados, las placas de 12 capas son aptas para aplicaciones que van desde servidores de IA y telecomunicaciones hasta sistemas automovilísticos e industriales.