Fabricación de placas de circuito impreso de 14 capas

A medida que los productos electrónicos siguen incorporando más funcionalidades y velocidades de transmisión de datos cada vez mayores, las estructuras de las placas de circuito impreso se vuelven cada vez más complejas. A Placa de circuito impreso de 14 capas ofrece recursos de enrutamiento adicionales, una distribución de energía mejorada y un mayor aislamiento de la señal que 8 capas or Placas de 12 capas.

Estas placas suelen encontrarse en:

• Servidores de IA
• Sistemas informáticos de alto rendimiento
• Equipos de telecomunicaciones
• Conmutadores de red
• Electrónica aeroespacial
• Sistemas de control industrial
• Equipos de diagnóstico por imagen

En comparación con las placas de menor número de capas, las placas de circuito impreso de 14 capas ofrecen:

• Mayor densidad de enrutamiento
• Integridad superior de la señal
• Mejor supresión de interferencias electromagnéticas
• Mayor integridad de la alimentación
• Mayor flexibilidad de diseño

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¿Por qué utilizar una placa de circuito impreso de 14 capas?

Compatibilidad con el enrutamiento de alta densidad

Los BGA de gran tamaño, los buses de memoria DDR y las interfaces de alta velocidad requieren canales de enrutamiento adicionales.

Una estructura de 14 capas ayuda a los diseñadores a:

• Reducir el tamaño de la placa de circuito impreso
• Mejorar la flexibilidad en la colocación de componentes
• Compatibilidad con arquitecturas de procesador complejas

Integridad de señal superior

Los planos de referencia múltiples ayudan a:

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

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Mayor integridad de la alimentación

Las capas adicionales de alimentación y tierra mejoran:

• Estabilidad de tensión
• Supresión de ruido
• Rendimiento de conmutación

Esto cobra cada vez más importancia para:

• CPU
• FPGA
• Aceleradores de IA

Reducción de las interferencias electromagnéticas

Las capas de blindaje específicas ayudan a reducir:

• Emisiones de interferencias electromagnéticas
• Ruido de radiación
• Acoplamiento de señales

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

Estructura típica de una placa de circuito impreso de 14 capas

Una disposición habitual de las capas es la siguiente:

L1   Señal
L2   Planta baja
L3   Señal
L4   Planta baja
L5   Señal
L6   Potencia
L7   Planta baja
L8   Planta baja
L9   Potencia
L10  Señal
L11  Planta baja
L12  Señal
L13  Planta baja
L14  Señal

Ventajas:

• Excelente control de la impedancia
• Mejora del rendimiento en materia de interferencias electromagnéticas
• Aislamiento eficaz de la señal
• Estructura mecánica equilibrada

Las configuraciones alternativas se pueden optimizar para:

• Sistemas digitales de alta velocidad
• Aplicaciones de radiofrecuencia
• Placas de IDH
• Electrónica de potencia de alta corriente

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Especificaciones estándar de placas de circuito impreso de 14 capas

Parámetro	Capacidad
Recuento de capas	14 capas
Material	FR4, FR4 de alta Tg, Rogers
Peso del cobre	0.5–4 oz
Grosor del tablero	1.2–4.5 mm
Traza/espacio mínimo	3/3 mil
Diámetro mínimo de la broca	0,15 mm
Acabado superficial	ENIG, HASL, OSP, plata por inmersión
Impedancia controlada	Compatible
Norma IPC	Clase 2 de la IPC / Clase 3 de la IPC

Opciones de materiales

FR4 estándar

Adecuado para:

• Electrónica industrial
• Sistemas integrados
• Productos de redes

FR4 de alta Tg

Recomendado para:

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

Entre las ventajas se incluyen:

• Mayor estabilidad térmica
• Menor riesgo de delaminación
• Mayor fiabilidad a largo plazo

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Materiales Rogers

Se utiliza habitualmente en:

• Comunicación por radiofrecuencia
• Sistemas de radar
• Circuitos de microondas

Entre los materiales habituales se incluyen:

• RO4350B
• Rohde & Schwarz 4003C
• RO3003

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

Aplicaciones de los PCB de 14 capas

Servidores de IA y centros de datos

Los sistemas modernos de inteligencia artificial requieren:

• Conexiones de alta velocidad
• Paquetes BGA de alta densidad
• Múltiples dominios de potencia

Las placas de 14 capas ofrecen recursos de trazado y un rendimiento eléctrico suficientes.

Equipos de telecomunicaciones

Entre sus aplicaciones se incluyen:

• Infraestructura 5G
• Sistemas de transmisión óptica
• Equipos de red central

Estos sistemas requieren:

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

Electrónica aeroespacial

Las aplicaciones aeroespaciales exigen:

• Alta fiabilidad
• Resistencia a las vibraciones
• Estabilidad térmica

Sistemas de diagnóstico por imagen

El material médico requiere:

• Transmisión estable de la señal
• Bajo nivel de ruido
• Fiabilidad a largo plazo

Automatización industrial

Los controladores industriales ofrecen las siguientes ventajas:

• Mayor integridad de la alimentación
• Mejora del rendimiento en materia de compatibilidad electromagnética
• Mayor fiabilidad

Retos en la fabricación de placas de circuito impreso de 14 capas

En comparación con las placas de 8 o 10 capas, las estructuras de 14 capas presentan una mayor complejidad de fabricación.

Precisión en el registro de capas

La alineación de la capa interna cobra cada vez más importancia.

Un mal ajuste puede provocar:

• Fallos en la vía
• Variaciones de impedancia
• Discontinuidades en la señal

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

Control del proceso de laminación

Los ciclos de laminación múltiples requieren un control preciso de:

• Temperatura
• Presión
• Flujo de resina

Un control inadecuado puede provocar:

• Delaminación
• Huecos internos
• Problemas de fiabilidad

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Control de la deformación

Las estructuras multicapa más gruesas son más propensas a:

• Inclínate y gira
• Deformación térmica
• Tensión mecánica

Lecturas relacionadas: Deformación de PCB y deformación por reflujo

Consideraciones sobre el diseño

Diseño de la estructura de los circuitos impresos

La planificación de la pila afecta a:

• Integridad de la señal
• Integridad de la alimentación
• Fabricabilidad

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

Impedancia controlada

Entre los valores típicos de impedancia se incluyen:

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

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A través de Reliability

Las placas con un gran número de capas ejercen una mayor tensión sobre los orificios metalizados.

Entre las consideraciones de diseño se incluyen:

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

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Selección de materiales

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

• Requisitos de frecuencia
• Rendimiento térmico
• Objetivos de fiabilidad

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Placa de circuito impreso de 14 capas frente a placa de circuito impreso de 12 capas

Característica	Placa de circuito impreso de 12 capas	Placa de circuito impreso de 14 capas
Densidad de rutas	Muy alto	Más alto
Integridad de la señal	Excelente	Superior
Integridad energética	Excelente	Mejor
Rendimiento de EMI	Excelente	Excelente
Complejidad de la fabricación	Alta	Más alto
Aplicaciones típicas	Redes, Telecomunicaciones	Servidores de IA, sector aeroespacial

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Cómo encargar una placa de circuito impreso personalizada de 14 capas

Preguntas frecuentes

Conclusión

Una placa de circuito impreso de 14 capas ofrece la densidad de trazado, el rendimiento eléctrico y la fiabilidad que requieren los sistemas electrónicos avanzados.

Gracias a un diseño optimizado de la estructura, la impedancia controlada, la selección adecuada de materiales y unos procesos de fabricación robustos, las placas de 14 capas permiten el desarrollo de servidores de IA, infraestructuras de telecomunicaciones, sistemas aeroespaciales y otras aplicaciones exigentes.