El grosor de los circuitos impresos suele considerarse una simple especificación mecánica, pero puede influir directamente en el coste de fabricación.
Una placa de circuito impreso estándar suele tener un grosor habitual, como 1,6 mm, mientras que otras aplicaciones pueden requerir grosores de 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 2,0 mm o incluso mayores.
Modificar el grosor no consiste simplemente en añadir o quitar material.
El espesor final viene determinado por la combinación de:
- Capas de cobre
- Materiales del núcleo
- Preimpregnado
- Lámina de cobre
- Estructura de laminado
- Acabado superficial
- Tolerancias de fabricación
En consecuencia, un grosor inusual de la placa puede afectar a la selección de materiales, el diseño de la estructura, el taladrado, el laminado, el control de la impedancia, el rendimiento mecánico y el rendimiento de la producción.
A la hora de optimizar el coste de las placas de circuito impreso, la cuestión importante no es si una placa más fina o más gruesa resulta más barata por sí sola.
La cuestión práctica es si el espesor elegido es necesario para el producto y si puede fabricarse de forma eficiente.
Índice
¿Qué significa el espesor de un PCB?
El espesor de un PCB suele referirse al espesor final de la placa fabricada.
En el caso de una placa de circuito impreso multicapa, no se trata simplemente del grosor del laminado revestido de cobre.
La estructura final puede incluir:
- Cobre exterior
- Cobre interior
- Núcleo
- Preimpregnado
- Capas de unión
- Acabado superficial
Por ejemplo, una placa de circuito impreso multicapa con un espesor nominal de 1,6 mm puede fabricarse a partir de varias combinaciones de núcleo y preimpregnado, en lugar de una sola lámina de 1,6 mm.
Por eso es necesario tener en cuenta conjuntamente el espesor final especificado y el espesor real de la pila.
Opciones habituales de grosor de las placas de circuito impreso
Entre las especificaciones habituales relativas al grosor de las placas de circuito impreso se incluyen:
| Espesor final | Aplicaciones comunes |
|---|---|
| 0,4 mm | Electrónica compacta, módulos pequeños |
| 0,6 mm | Productos electrónicos de diseño fino |
| 0,8 mm | Dispositivos compactos, diseños ligeros |
| 1,0 mm | Electrónica de consumo e industrial |
| 1,2 mm | Placas compactas y de uso general |
| 1,6 mm | Placa de circuito impreso (PCB) común de uso general |
| 2,0 mm | Resistencia mecánica, aplicaciones industriales |
| 2,4 mm | Requisitos mecánicos especiales |
| 3,0 mm o más | Estructuras de placas de circuito impreso (PCB) pesadas o especializadas |
No se trata de normas de aplicación estrictas.
El espesor adecuado depende de los requisitos mecánicos, eléctricos, térmicos y de montaje del producto.
Por qué el grosor de los PCB influye en el coste
El grosor de la placa de circuito impreso puede influir en varias fases del proceso de fabricación.
Entre los principales factores que influyen en los costes se encuentran:
- Material laminado
- Espesor del núcleo
- Selección de prepregs
- Estructura de cobre
- Ciclo de laminación
- Perforación
- Revestimiento
- Procesamiento mecánico
- Control de impedancia
- Disponibilidad de materiales
- Rendimiento de fabricación
Un grosor estándar puede ser más fácil de fabricar, ya que los materiales y los parámetros de proceso necesarios suelen estar disponibles.
Un espesor inusual puede requerir una configuración de capas menos habitual o un trabajo de ingeniería adicional.
Por lo tanto, dos tablas con exactamente la misma longitud y anchura pueden tener precios diferentes porque su grosor final es distinto.
¿Es siempre la placa de circuito impreso de 1,6 mm la más barata?
No necesariamente.
El grosor de 1,6 mm se utiliza ampliamente y suele ser un estándar práctico para muchas aplicaciones de placas de circuito impreso.
Sin embargo, la opción más económica depende de:
- Número de capas
- Material
- Peso del cobre
- Cantidad
- Tamaño de la tabla
- Apilamiento
- Acabado superficial
- Requisitos para el simulacro
En el caso de una placa de circuito impreso de dos capas, 1,6 mm puede ser una solución sencilla.
En el caso de una placa de circuito impreso multicapa compleja, para alcanzar exactamente 1,6 mm puede ser necesaria una combinación concreta de núcleos y preimpregnados.
En algunos casos, permitir una tolerancia razonable en el espesor puede ofrecer al fabricante más opciones de apilamiento y, potencialmente, mejorar la eficiencia de la fabricación.
Cómo influyen las placas de circuito impreso finas en el coste de fabricación
Las placas de circuito impreso finas pueden reducir el consumo de material, pero eso no significa automáticamente que sean más baratas.
Las placas muy finas plantean consideraciones adicionales en cuanto a la fabricación.
Entre ellos pueden figurar:
- Dificultad de manejo
- Deformación
- Deformación mecánica
- Estabilidad durante la perforación
- Control de la laminación
- Manipulación de conjuntos
- Resistencia a la inserción del conector
Una placa de circuito impreso delgada también puede requerir materiales especiales o controles de proceso específicos.
Por lo tanto, la reducción del espesor final de 1,6 mm a 0,8 mm debería basarse en los requisitos reales del producto.
Si el producto no se beneficia de una estructura más delgada, es posible que el ahorro potencial de material no compense la mayor complejidad de fabricación.
¿Cuándo merece la pena el coste de una placa de circuito impreso delgada?
Las placas de circuito impreso finas pueden resultar útiles cuando el producto presenta restricciones dimensionales estrictas.
Entre los ejemplos típicos se incluyen:
- Dispositivos electrónicos portátiles
- Sensores compactos
- Pequeños dispositivos de consumo
- Conjuntos mecánicos flexibles
- Módulos con limitaciones de espacio
- Productos electrónicos ligeros
Por lo general, el objetivo no es simplemente reducir el coste de las placas de circuito impreso.
Por el contrario, la reducción del grosor puede hacer que el producto final se convierta en:
- Más pequeño
- Encendedor
- Más fácil de integrar
- Más flexible desde el punto de vista mecánico
En estos casos, la placa de circuito impreso puede justificar un proceso de fabricación más especializado.
Cómo influye el grosor de las placas de circuito impreso en el coste
Aumentar el grosor de las placas de circuito impreso también puede incrementar el coste de fabricación, aunque la relación no es lineal.
Una tabla más gruesa puede requerir:
- Material dieléctrico adicional
- Diferentes opciones de núcleo
- Más prepreg
- Condiciones especiales de laminado
- Perforación más prolongada
- Procesamiento mecánico modificado
Por ejemplo, una placa de 2,0 mm no es necesariamente un 25 % más cara que una de 1,6 mm.
El precio final depende de la obra completa.
Este es un aspecto importante a la hora de evaluar los presupuestos de placas de circuito impreso.
Coste de las placas de circuito impreso gruesas y del taladrado
El grosor de la tabla puede afectar al taladrado, ya que la broca debe atravesar una mayor cantidad de material.
Esto cobra mayor relevancia cuando la placa también contiene:
- Taladros de diámetro pequeño
- Agujeros de alta relación de aspecto
- Un gran número de vías
- Taladrado inverso
- Cobre pesado
- Estructuras complejas de múltiples capas
La relación entre el grosor y la perforación cobra especial importancia en las placas con un elevado número de capas.
Para obtener una evaluación más completa de los precios de los prototipos, consulta ¿Cuánto cuesta la creación de prototipos de placas de circuito impreso?.
El mismo principio se aplica a la producción: las especificaciones de perforación deben evaluarse junto con el grosor del tablero, en lugar de considerarlas como una partida de coste aislada.
Espesor y relación de aspecto de los PCB
La relación entre el diámetro del orificio y el grosor de la placa es importante.
Un concepto simplificado de la relación de aspecto es:
Aspect Ratio = PCB Thickness ÷ Finished Hole Diameter
Por ejemplo, una placa de 2,0 mm de grosor con un orificio acabado de 0,2 mm presenta una relación de aspecto mucho más exigente que una placa de 1,0 mm con el mismo diámetro de orificio.
Las relaciones de aspecto más elevadas pueden aumentar la dificultad de fabricación.
Por lo tanto, si en un diseño se utiliza una placa de circuito impreso de gran espesor, el diseñador debería revisar los orificios más pequeños antes de fijar el espesor definitivo.
A veces, un pequeño aumento del diámetro de los orificios puede simplificar la fabricación de forma más eficaz que modificar toda la estructura de la placa.
Espesor de los PCB y estructura multicapa
El grosor cobra cada vez más importancia a medida que aumenta el número de capas.
Una placa de circuito impreso multicapa requiere una combinación adecuada de:
- Núcleo
- Preimpregnado
- Lámina de cobre
- Distancia entre capas
El espesor final debe ser compatible con las características eléctricas requeridas.
Por ejemplo, una placa de circuito impreso multicapa de alta velocidad puede requerir espesores dieléctricos específicos para alcanzar la impedancia deseada.
En esta situación, obligar a que todo el conjunto alcance un espesor final arbitrario puede complicar el diseño.
El diseño del apilado debería partir de los requisitos eléctricos y, a continuación, contrastarse con los objetivos mecánicos.
Espesor de los PCB e impedancia controlada
El grosor de la placa de circuito impreso puede afectar a la impedancia controlada, ya que la geometría del dieléctrico forma parte del cálculo de la impedancia.
En el caso de una estructura de microcinta o de línea de cinta, la impedancia depende de factores como:
- Ancho de la línea
- Espesor de la traza
- Espesor dieléctrico
- Constante dieléctrica
- Distancia al plano de referencia
Cambiar el grosor de la placa no modifica automáticamente la impedancia, pero cambiar la estructura dieléctrica interna sí suele hacerlo.
En los diseños de alta velocidad, el enfoque correcto consiste en definir primero la impedancia requerida y, a continuación, desarrollar la estructura de capas en función de ese requisito.
Por lo tanto, intentar reducir los costes modificando arbitrariamente el grosor de la placa puede suponer un trabajo adicional en el diseño de la impedancia.
El grosor del PCB y el peso del cobre influyen mutuamente
El grosor de la placa y el peso del cobre no deben evaluarse por separado.
Por ejemplo, una placa de circuito impreso puede utilizar:
- 1,6 mm de espesor final
- 2 oz de cobre exterior
- 1 oz de cobre en el interior
Otro diseño podría utilizar:
- Espesor final de 2,0 mm
- 1 oz de cobre en su totalidad
Aunque la segunda placa es físicamente más gruesa, no tiene por qué ser más cara.
El precio viene determinado por la estructura completa de los materiales y la fabricación.
Por eso Cómo influye el peso del cobre en el coste y la fabricación de los PCB deben tenerse en cuenta junto con los requisitos de grosor de la placa a la hora de optimizar las especificaciones de una PCB.
Espesor y acabado superficial de los PCB
El acabado superficial suele tener una relación directa menor con el grosor del tablero que los materiales o el taladrado.
Sin embargo, ambas especificaciones pueden aparecer juntas en diseños de mayor complejidad.
Por ejemplo:
- PCB de 2,0 mm
- 2 oz de cobre
- ENIG
- SMT de paso fino
- impedancia controlada
por lo general tendrá un coste de fabricación diferente al de:
- PCB de 1,6 mm
- 1 oz de cobre
- HASL
- SMT estándar
El presupuesto definitivo refleja las especificaciones combinadas.
Por este motivo, comparar un único elemento de coste sin tener en cuenta el resto de la fabricación de la placa de circuito impreso puede llevar a una conclusión errónea.
¿Influye el grosor de la placa en la panelización de los PCB?
Sí, de forma indirecta.
La panelización, en sí misma, se centra principalmente en la disposición de las placas, el trazado de las rutas, la utilización de los materiales, los rieles de utillaje y la eficiencia en la fabricación.
Sin embargo, las placas de circuito impreso más gruesas o más finas pueden tener distintos requisitos mecánicos de manipulación.
Por ejemplo, las placas muy finas pueden necesitar un soporte adicional durante la producción y el montaje.
Por lo tanto, a la hora de evaluar la utilización de los paneles, deben tenerse en cuenta las características mecánicas de las placas, además del número de placas por panel.
See Cómo influye la panelización de las placas de circuito impreso en el coste de fabricación de las mismas para analizar la relación entre el diseño del panel y el coste de la placa de circuito impreso.
Espesor estándar frente a espesor personalizado
Una de las formas más sencillas de controlar el coste de las placas de circuito impreso es determinar si realmente es necesario un grosor personalizado.
Un grosor estándar puede ofrecer:
- Más materiales disponibles
- Más opciones de apilamiento
- Parámetros de fabricación habituales
- Mayor eficiencia en la producción
- Comparación más sencilla de presupuestos
Un grosor personalizado puede seguir siendo adecuado cuando el producto lo requiera.
El problema no es utilizar un grosor personalizado.
El problema es especificar uno sin una razón técnica clara.
Cómo elegir el grosor de una placa de circuito impreso sin aumentar el coste innecesariamente
Paso 1: Determinar los requisitos mecánicos
Empieza por la carcasa del producto y el método de instalación.
Piénsalo:
- Espacio disponible
- Posición del conector
- Método de montaje
- Fijación con tornillos
- Longitud de la tabla
- Vibración mecánica
- Fuerza de inserción
Si la placa de circuito impreso cuenta con el soporte mecánico de una carcasa, puede que no sea necesario que sea más gruesa únicamente para garantizar su rigidez.
Paso 2: Comprueba los requisitos eléctricos
En el caso de las placas multicapa, revisa lo siguiente:
- Impedancia
- Espesor dieléctrico
- Integridad de la señal
- Diafonía
- Distribución de energía
No se debe elegir una tabla más fina o más gruesa antes de comprender estos requisitos.
Paso 3: Revisar los requisitos de los componentes y los conjuntos
Valora si la placa debe soportar:
- Reflujo SMT
- Soldadura por ola
- Inserción en orificios pasantes
- Inserción del conector
- Montaje mecánico
Las placas de circuito impreso muy finas pueden requerir una atención especial durante su manipulación en el proceso de montaje.
Paso 4: Comprobar la estructura del taladro
Reseña:
- Diámetro mínimo del orificio acabado
- Diámetro de la vía
- Relación de aspecto
- Número de orificios pasantes
- Orificios mecánicos
Una placa gruesa, junto con orificios muy pequeños, puede aumentar la dificultad de fabricación.
Paso 5: Solicita una configuración de capas que permita la fabricación
En lugar de especificar únicamente:
Espesor final: 1,6 mm
Facilita al fabricante los requisitos eléctricos completos y deja que el equipo de fabricación verifique la disposición práctica de los componentes.
Esto resulta especialmente útil para diseños multicapa y de alta velocidad.
Paso 6: Comparar los presupuestos completos
Al comparar precios, comprueba lo siguiente:
- Espesor final
- Tolerancia de espesor
- Número de capas
- Peso del cobre
- Material
- Acabado superficial
- Tamaño de la broca
- Cantidad
- Pruebas
- Plazo de entrega
Un precio más bajo puede deberse simplemente a que la placa de circuito impreso tiene una estructura diferente.
Cómo reducir el coste de los PCB mediante la optimización del grosor
Utiliza el grosor estándar siempre que sea posible
Si el producto no requiere un grosor específico, un diseño estándar puede simplificar la fabricación.
No aumentes el grosor de la placa de circuito impreso sin una razón mecánica
Un mayor espesor puede aumentar los requisitos en cuanto a material y procesamiento sin que ello suponga necesariamente una mejora del rendimiento eléctrico.
No reduzcas el grosor de la placa de circuito impreso solo para ahorrar material
Las placas muy finas pueden plantear dificultades mecánicas y de fabricación.
El espesor adecuado es aquel que cumple todos los requisitos del producto.
Prever una tolerancia práctica en el espesor
Si el diseño mecánico permite una tolerancia en lugar de un requisito de espesor final extremadamente estricto, el fabricante puede disponer de más opciones de apilamiento.
Esto puede resultar especialmente útil en el caso de las placas de circuito impreso multicapa.
Revisa el espesor junto con los requisitos de perforación
Una placa gruesa con orificios muy pequeños puede resultar más difícil de fabricar que una placa más fina con orificios del mismo tamaño.
Si el diseño lo permite, aumentar el tamaño mínimo de los orificios puede resultar, en ocasiones, una medida de control de costes más eficaz que modificar el grosor de la placa.
Espesor de la placa de circuito impreso y coste total de fabricación
El grosor del circuito impreso debe considerarse como un elemento más de la estructura de costes global:
Material
↓
Recuento de capas
↓
Peso del cobre
↓
Espesor final
↓
Perforación
↓
Laminación
↓
Acabado superficial
↓
Panelización
↓
Pruebas
↓
Cantidad de producción
Estos factores interactúan entre sí.
Por ejemplo, aumentar el número de capas puede incrementar el grosor de la placa, pero un mayor número de capas también puede permitir un trazado más compacto y una mejor integridad de la señal.
Del mismo modo, reducir el grosor puede suponer un ahorro de material, pero también puede complicar las condiciones de taladrado o manipulación.
Por lo tanto, la optimización de los costes de los PCB debería centrarse en la estructura de fabricación en su conjunto, en lugar de en una única especificación.
Cómo comparar presupuestos de placas de circuito impreso con diferentes espesores
Cuando dos presupuestos tengan precios diferentes, comprueba primero si el espesor final es idéntico.
Por ejemplo:
| Especificación | Cita A | Cita B |
|---|---|---|
| Número de capas | 4L | 4L |
| Espesor final | 1,0 mm | 1,6 mm |
| Cobre | 1 onza | 1 onza |
| Material | FR-4 | FR-4 |
| Acabado superficial | ENIG | ENIG |
| Cantidad | 500 piezas | 500 piezas |
| Tamaño de la tabla | Lo mismo | Lo mismo |
Estas especificaciones de placas de circuito impreso no son idénticas.
La diferencia de precio puede deberse, en parte, a las diferencias en la estructura de la tabla.
Por eso, una comparación adecuada de presupuestos debería normalizar las especificaciones técnicas antes de evaluar la diferencia de precio.
Para un enfoque más amplio, véase ¿Por qué varían tanto los presupuestos de las placas de circuito impreso?.
Lista de comprobación de costes en función del grosor de los PCB
Antes de enviar una placa de circuito impreso para solicitar un presupuesto, comprueba lo siguiente:
- Se especifica el grosor final del tablero
- Se define la tolerancia de espesor
- Se han revisado los requisitos mecánicos
- Se comprenden los requisitos de apilamiento
- Se tienen en cuenta los requisitos de impedancia controlada
- Se especifica el peso del cobre
- Se comprueba el tamaño mínimo del orificio
- La relación de aspecto del orificio es aceptable
- Se tienen en cuenta los requisitos de manipulación durante el montaje
- Se ha tenido en cuenta el espesor estándar
- El grosor personalizado tiene una razón técnica clara
- Todas las cotizaciones utilizan la misma especificación de espesor
Preguntas frecuentes
Puede ser así, pero no necesariamente en un porcentaje fijo. La selección de materiales, la disposición de las capas, el número de capas, el peso del cobre, el taladrado, la cantidad y los requisitos de fabricación influyen en el precio final.
1,6 mm es un espesor estándar muy utilizado y puede resultar económico para muchas aplicaciones. Sin embargo, el coste real depende de la estructura completa de la placa de circuito impreso y de la cantidad que se fabrique.
No. Las placas muy finas pueden requerir controles adicionales de manipulación, laminación, taladrado o montaje. Por lo tanto, una placa más fina puede tener un coste de fabricación más elevado en algunas aplicaciones.
Sí. La geometría dieléctrica utilizada en la estructura de capas es un elemento importante del diseño de la impedancia. Por lo tanto, modificar la estructura de espesores puede requerir un nuevo cálculo de la impedancia.
No existe un grosor universal para todas las placas multicapa. A la hora de elegirlo, hay que tener en cuenta los requisitos mecánicos, la estructura de capas, la impedancia, el peso del cobre, el taladrado, el montaje y la carcasa del producto.
Conclusión
El grosor de una placa de circuito impreso es algo más que una simple dimensión mecánica. Influye en la estructura del material, la disposición de las capas, el taladrado, la laminación, la impedancia, la manipulación y, en última instancia, en el coste de fabricación.
Un grosor estándar suele simplificar la producción, pero hay muchas situaciones en las que, desde el punto de vista técnico, está justificado utilizar un tablero más fino o más grueso.
Por lo tanto, la estrategia más eficaz en cuanto a costes no consiste en elegir la placa más fina o la más gruesa. En su lugar, hay que determinar primero los requisitos mecánicos y eléctricos y, a continuación, seleccionar un grosor y una configuración de capas prácticos que puedan fabricarse de forma uniforme.
En el caso de proyectos complejos de placas de circuito impreso (PCB) multicapa y de alta velocidad, TOPFAST puede revisar el espesor final junto con la disposición de capas, la estructura del cobre, los requisitos de taladrado y los objetivos de impedancia antes de la producción. Esto ayuda a evitar que un requisito de espesor nominal genere costes de fabricación innecesarios.
Solicitar una revisión del coste de una placa de circuito impreso
Al solicitar un presupuesto, indique el espesor final, la tolerancia de espesor, el número de capas, el peso del cobre, el material, el diámetro mínimo de taladrado, el acabado superficial y la cantidad. De este modo, el fabricante dispondrá de información suficiente para evaluar el coste real de fabricación.
Compara los precios de las placas de circuito impreso con especificaciones equivalentes
Si dos presupuestos de placas de circuito impreso tienen precios diferentes, comprueba el grosor de la placa y la estructura de capas antes de comparar los precios unitarios. Una diferencia en el grosor final puede indicar una diferencia en la estructura de fabricación subyacente.
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