Normalmente se opta por una placa de circuito impreso de 8 capas cuando un diseño de 4 o 6 capas ya no ofrece suficiente espacio para el trazado ni un rendimiento eléctrico adecuado.
Se utiliza habitualmente en:
- Equipos de red
- Sistemas de control industrial
- Informática embebida
- Productos de comunicación
- Electrónica digital de alta velocidad
- Electrónica del automóvil
- Instrumentación compleja
El precio de un Placa de circuito impreso de 8 capas Depende de mucho más que del número de capas.
Entre las variables importantes se incluyen:
- Dimensiones de la tabla
- Apilamiento
- Selección de laminados
- Peso del cobre
- Ancho mínimo de las pistas y espaciado mínimo
- A través de la estructura
- Requisitos de impedancia
- Acabado superficial
- Cantidad
- Pruebas
- Plazo de producción
Una placa de 8 capas fabricada con FR-4 convencional y vías pasantes puede tener un coste de fabricación muy diferente al de una placa HDI de 8 capas que utilice laminación secuencial y microvías.
Índice
¿Por qué cuesta más una placa de circuito impreso de 8 capas?
Las capas adicionales aumentan tanto el consumo de material como las operaciones de fabricación.
En comparación con una placa convencional de 4 capas, una estructura de 8 capas suele requerir más:
- Material del núcleo
- Preimpregnado
- Lámina de cobre
- Procesamiento de la capa interna
- Laminación
- Perforación
- Revestimiento
- Control de inscripciones
- Inspección
Sin embargo, el coste no aumenta simplemente en proporción al número de capas.
La cantidad producida y el aprovechamiento de los paneles pueden influir considerablemente en el precio unitario.
Por ejemplo, un pequeño lote de prototipos puede tener un coste unitario relativamente elevado, ya que los costes de ingeniería y puesta a punto se reparten entre unas pocas placas.
A niveles de producción, esos costes fijos tienen un impacto mucho menor en cada placa de circuito impreso.
La acumulación es un factor importante a tener en cuenta en cuanto a los costes
Una placa de circuito impreso de 8 capas ofrece a los ingenieros una flexibilidad considerablemente mayor a la hora de organizar las capas de señal, alimentación y tierra.
Una construcción simplificada podría ser algo así como:
L1 Señal L2 Tierra L3 Señal L4 Alimentación L5 Tierra L6 Señal L7 Tierra / Alimentación L8 Señal
La disposición real depende del diseño.
En el caso de las aplicaciones de alta velocidad, la configuración debe tener en cuenta también:
- Impedancia controlada
- Vías de retorno de la señal
- Diafonía
- Continuidad plana
- Espesor dieléctrico
- Material Dk
Esto significa que la combinación más barata no siempre es la más adecuada.
Una disposición de capas mal planificada puede provocar problemas de integridad de la señal cuya solución resulta mucho más costosa una vez finalizada la fabricación.
En el siguiente texto se aborda un análisis detallado de estas relaciones: Diseño de la estructura de los circuitos impresos.
La elección del material puede influir considerablemente en el precio
El FR-4 estándar es suficiente para muchas placas de 8 capas.
Sin embargo, algunas aplicaciones requieren laminados de mayor rendimiento.
Algunos ejemplos son:
- FR-4 de alta Tg
- Laminados de baja pérdida
- Materiales de alta frecuencia
- Materiales con bajo coeficiente de expansión térmica (CTE)
Para un controlador industrial convencional, el FR-4 estándar puede resultar perfectamente adecuado.
En el caso de una placa de red de alta velocidad, la pérdida dieléctrica y la estabilidad de la constante dieléctrica (Dk) pueden cobrar mucha más importancia.
Por lo tanto, el material debe seleccionarse en función de los requisitos eléctricos y ambientales reales.
Utilizar un material caro sin una justificación técnica supone un aumento de los costes sin que ello suponga necesariamente una mejora del producto.
Tamaño de la placa y aprovechamiento del panel
La superficie de la plancha influye directamente en el consumo de material, pero la aprovechamiento de los paneles también es importante.
Consideremos dos diseños con dimensiones casi idénticas.
Si un diseño permite colocar más placas individuales de forma eficiente en un panel de producción, el coste del material por placa de circuito impreso puede ser menor.
Esto es especialmente relevante en el caso de las cantidades de producción.
Cuando el diseño mecánico aún es flexible, puede merecer la pena revisar:
- Esquema del tablero
- Disposición de la matriz
- Requisitos relativos al ferrocarril
- Áreas de utillaje
antes de publicar los datos definitivos de fabricación.
Peso del cobre
Muchas placas de circuito impreso de 8 capas utilizan espesores de cobre estándar, pero los diseños que consumen mucha energía pueden requerir un espesor de cobre mayor en determinadas capas.
A medida que aumenta el peso del cobre:
- Consumo de material
- Requisitos de recubrimiento
- Dificultad del grabado
- Requisitos de control de procesos
Si un diseño cuenta con capas tanto de alta corriente como de baja corriente, puede que merezca la pena evaluar si todas las capas necesitan realmente el mismo peso de cobre.
El objetivo no es reducir al mínimo el uso de cobre a cualquier precio, sino evitar especificar más cobre del que requiere el diseño eléctrico.
La estructura tiene un gran impacto
Este es uno de los aspectos en los que dos placas de circuito impreso de 8 capas pueden presentar grandes diferencias de precio.
Un diseño convencional puede utilizar vías de orificio pasante estándar.
Otro diseño podría requerir:
- Vías ciegas
- Vías enterradas
- Microvías
- Via en la almohadilla
- Taladrado inverso
Cada estructura adicional conlleva nuevos requisitos de fabricación.
Vías pasantes
Por lo general, son la opción más sencilla.
Vías ciegas y enterradas
Estos pueden mejorar la flexibilidad del trazado, pero requieren un proceso de fabricación más complejo.
Microvías
Las microvías suelen asociarse con los diseños HDI y el taladrado por láser.
Taladrado inverso
El taladrado posterior permite eliminar las partes no utilizadas de los orificios pasantes metalizados y mejorar el rendimiento de las señales de alta velocidad.
Supone añadir otra operación de fabricación y, por lo tanto, debe justificarse en el diseño eléctrico.
Para estructuras más complejas, consulta el IDH PCB contenido.
La impedancia controlada puede influir en el coste
Las placas de 8 capas se suelen utilizar en diseños con múltiples interfaces de alta velocidad.
Algunos ejemplos son:
- Memoria DDR
- PCIe
- Ethernet
- USB
- SerDes
- Interfaces relacionadas con la radiofrecuencia
Estos diseños pueden requerir una impedancia controlada.
El requisito de impedancia influye en la construcción de la placa de circuito impreso a través de:
- Ancho de la línea
- Espesor del cobre
- Espesor dieléctrico
- Posición del plano de referencia
- Propiedades de los materiales
Una tolerancia de impedancia más estricta puede requerir un mayor control y verificación del proceso.
Por lo tanto, es importante especificar los requisitos de impedancia antes de dar por finalizado el apilado.
Acabado superficial
El acabado superficial suele influir menos en el coste total que el número de capas o las estructuras especiales de vías, pero sigue siendo un factor que se tiene en cuenta en el presupuesto.
Entre las opciones más habituales se encuentran:
- HASL
- HASL sin plomo
- ENIG
- OSP
- Plata de inmersión
La selección debe basarse en:
- Espaciado entre componentes
- Proceso de montaje
- Entorno del producto
- Requisitos de fiabilidad
Por ejemplo, un diseño de BGA de paso fino puede beneficiarse de un acabado superficial más liso.
Espesor de PCB
Una placa de circuito impreso de 8 capas no implica necesariamente que tenga que ser gruesa.
El espesor final depende de:
- Espesor del núcleo
- Construcción con prepregs
- Espesor del cobre
- Requisitos mecánicos
- Requisitos de impedancia
Si la carcasa permite una construcción estándar, puede que no haya motivo para especificar un grosor atípico.
Sin embargo, los diseños de alta velocidad a veces requieren una geometría dieléctrica específica para alcanzar la impedancia deseada.
En esos casos, los requisitos eléctricos tienen prioridad sobre una pequeña diferencia en el coste de los materiales.
Por qué el HDI puede encarecer considerablemente una placa de circuito impreso de 8 capas
Una placa de circuito impreso de 8 capas no tiene por qué ser necesariamente una placa HDI.
Una placa convencional de 8 capas suele fabricarse mediante la tecnología de orificios pasantes.
El HDI resulta útil cuando el diseño presenta problemas como:
- Cajas BGA muy densas
- Espacio limitado en la placa
- Componentes de paso fino
- Un gran número de conexiones
- Enrutamiento complejo en las capas internas
El IDH puede reflejar:
- Perforación con láser
- Relleno de microvías
- Laminado secuencial
- Recubrimiento adicional
- Requisitos de registro más estrictos
Si el diseño se puede trazar correctamente sin estos procesos, evitar estructuras HDI innecesarias puede reducir los costes.
Guía práctica: Cómo evaluar el coste de una placa de circuito impreso de 8 capas antes de la producción
Paso 1: Confirmar la estructura de capas
Do not simply specify “8 layers.”
Define qué función tiene cada capa.
Por ejemplo:
L1 – SignalL2 – GroundL3 – SignalL4 – PowerL5 – GroundL6 – SignalL7 – Power / GroundL8 – Signal
La disposición real de los componentes debe diseñarse en función de los requisitos eléctricos.
Paso 2: Comprueba el material
Confirmar:
- Familia de laminados
- Tg
- Dk/Df, cuando proceda
- Construcción con núcleo y prepreg
Paso 3: Revisar la estrategia de Via
Pregúntate si el diseño realmente necesita:
- Microvías
- Vías ciegas
- Vías enterradas
- Taladrado inverso
Si las vías de orificio pasante estándar funcionan, pueden simplificar la fabricación.
Paso 4: Comprobar los requisitos de impedancia
Identifica:
- Impedancia de un solo extremo
- Impedancia diferencial
- Tolerancia requerida
- Interfaces de alta velocidad
Estos requisitos deben tenerse en cuenta antes de dar por concluida la configuración de la pila.
Paso 5: Comprobar el peso del cobre
Identifica qué capas conducen realmente una corriente significativa.
Evita especificar automáticamente cobre de gran espesor en toda la placa.
Paso 6: Comparar presupuestos equivalentes
Asegúrate de que las distintas cotizaciones utilicen lo mismo:
- Material
- Apilamiento
- Peso del cobre
- Acabado superficial
- Cantidad
- Requisitos de prueba
- Plazo de entrega
De lo contrario, la comparación de precios resulta engañosa.
¿Cuándo merece la pena el coste adicional de una placa de circuito impreso de 8 capas?
Pasar de 6 a 8 capas tiene sentido cuando la capacidad adicional de enrutamiento resuelve un problema real de diseño.
Entre los motivos más habituales se encuentran:
Más enrutamiento de alta velocidad
Las capas adicionales proporcionan más canales de enrutamiento y planos de referencia.
Mejor distribución de la energía
Las estructuras independientes de alimentación y tierra pueden simplificar la distribución.
Reducción de la diafonía
Una mejor asignación de capas y un mejor control del plano de referencia pueden mejorar el aislamiento de la señal.
Menos concesiones en el trazado
Un mayor número de capas puede permitir trazas más anchas y un trazado más limpio.
Placa de menor tamaño
A veces, añadir capas puede permitir que la placa de circuito impreso sea más pequeña.
Se trata de una disyuntiva importante.
Una placa de 6 capas más grande no tiene por qué resultar más barata para el producto final que una placa de 8 capas más pequeña.
Coste de una placa de circuito impreso de 8 capas frente al coste de una placa de circuito impreso de 6 capas
La diferencia no debe considerarse únicamente como:
8 capas = más caro
La comparación más útil es la siguiente:
| Aspecto del diseño | 6 capas | 8 capas |
|---|---|---|
| Capacidad de enrutamiento | Moderado | Más alto |
| Planos de referencia | Bien | Más flexible |
| Enrutamiento de alta velocidad | Moderado | Mejor |
| Consumo de material | Baja | Más alto |
| Complejidad de fabricación | Moderado | Más alto |
| Requisito de HDI | Depende de la aplicación | Depende de la aplicación |
| Densidad de diseño típica | Medio | Medium–high |
Para un controlador sencillo, puede que 8 capas sean innecesarias.
En el caso de un diseño con una gran densidad de circuitos o de redes, las capas adicionales pueden simplificar el conjunto de la placa de circuito impreso.
Cómo reducir el coste de una placa de circuito impreso de 8 capas
El enfoque más práctico consiste en reducir la complejidad innecesaria de los procesos.
Utiliza una construcción convencional siempre que sea posible
Si las vías pasantes pueden cumplir los requisitos de trazado, puede que no haya motivo para introducir microvías.
Utiliza materiales estándar cuando sea adecuado
Los materiales especializados de baja pérdida deben reservarse para aquellos diseños que realmente los necesiten.
Evita el exceso de cobre
Utiliza cobre de mayor espesor cuando los requisitos térmicos y de corriente lo justifiquen.
Optimizar las dimensiones de la placa
Un mejor diseño puede mejorar el aprovechamiento del panel.
Revisa los requisitos de impedancia con antelación
Los cambios de última hora en la configuración pueden dar lugar a un rediseño y a trabajo de ingeniería adicional.
Evita las tolerancias innecesariamente estrictas
Diseñar al límite de las posibilidades de fabricación puede aumentar la dificultad de producción sin aportar ninguna ventaja real al producto.
FAQ
A：It generally costs more than a comparable 4 or 6 layer board because of additional material and fabrication steps. However, the actual price depends heavily on the stackup, material, board size, quantity, and via structure.
R: Entre las razones más habituales se encuentran una mayor densidad de enrutamiento, un mayor número de interfaces de alta velocidad, una mejor distribución de la alimentación, un mejor control del plano de referencia y un tamaño reducido de la placa.
R: No. Muchas placas de 8 capas pueden fabricarse utilizando vías de orificio pasante convencionales. El HDI se utiliza cuando la densidad de trazado o el encapsulado de los componentes así lo requieren.
R: Sí. El FR-4 estándar es adecuado para muchas aplicaciones. Los entornos de alta velocidad o con condiciones exigentes pueden requerir un sistema de materiales diferente.
R: La combinación de material, tamaño de la placa, cantidad, estructura de capas, gramaje de cobre, estructura de las vías y procesos especiales de fabricación suele tener un efecto mucho mayor que cualquier especificación por sí sola.
Conclusión
Una placa de circuito impreso de 8 capas cuesta más que una placa multicapa más sencilla, ya que requiere material y operaciones de fabricación adicionales. Sin embargo, las capas adicionales pueden aportar importantes ventajas desde el punto de vista de la ingeniería.
La decisión debería basarse en lo que resuelven esas capas adicionales.
Si ofrecen:
- Mejor integridad de la señal
- Mayor capacidad de enrutamiento
- Distribución de energía más limpia
- Planos de referencia mejorados
- Una tabla más pequeña
en ese caso, el coste adicional de fabricación podría estar justificado.
Para controlar los costes, lo mejor es que la construcción sea tan sencilla como lo permita el diseño:
apilamiento adecuado + material adecuado + estructura práctica de vías de conexión + tolerancias razonables
Esto ofrece a los ingenieros un objetivo más útil que el simple hecho de intentar conseguir el presupuesto más bajo posible para una placa de circuito impreso.
ES 
EN 
PT 
AR 
DE 
FR