Hay muchas capas diferentes en el diseño y fabricación de placa de circuito impreso. Estas capas pueden resultar menos familiares y, a veces, incluso causar confusión, incluso para las personas que suelen trabajar con ellas. Hay capas físicas para las conexiones de circuitos en la placa de circuito, y luego hay capas para diseñar estas capas en la herramienta CAD de PCB. Echemos un vistazo al significado de todo esto y expliquemos las capas de PCB.

Descripción de la capa de PCB en la placa de circuito impreso

Al igual que el refrigerio anterior, la placa de circuito impreso se compone de múltiples capas. Incluso una placa simple de una cara (una capa) está compuesta por una capa de metal conductor y una capa base que se combinan. A medida que aumenta la complejidad de la PCB, también aumentará el número de capas en su interior.

Una PCB multicapa tendrá una o más capas centrales hechas de materiales dieléctricos. Este material generalmente está hecho de tela de fibra de vidrio y adhesivo de resina epoxi, y se usa como capa aislante entre dos capas de metal inmediatamente adyacentes. Dependiendo de cuántas capas físicas requiera la placa, habrá más capas de metal y material del núcleo. Entre cada capa de metal habrá una capa de fibra de vidrio de fibra de vidrio, preimpregnada con una resina denominada “preimpregnado”. Los preimpregnados son básicamente materiales de núcleo sin curar y, cuando se colocan bajo la presión de calentamiento del proceso de laminación, se funden y conectan las capas. El preimpregnado también se utilizará como aislante entre las capas de metal.

La capa de metal en la PCB multicapa conducirá la señal eléctrica del circuito punto por punto. Para señales convencionales, use trazas de metal más delgadas, mientras que para redes eléctricas y de tierra, use trazas más anchas. Los tableros multicapa generalmente usan una capa completa de metal para formar un plano de potencia o de tierra. Esto permite que todas las partes entren fácilmente en el plano de la aeronave a través de pequeños orificios llenos de soldadura, sin la necesidad de cablear planos de alimentación y tierra en todo el diseño. También contribuye al rendimiento eléctrico del diseño al proporcionar blindaje electromagnético y una buena ruta de retorno sólida para los rastros de señal.

Capas de placa de circuito impreso en herramientas de diseño de PCB

Para crear las capas en la placa de circuito físico, se requiere un archivo de imagen del patrón de trazado de metal que el fabricante puede usar para construir la placa de circuito. Para crear estas imágenes, las herramientas CAD de diseño de PCB tienen su propio conjunto de capas de placa de circuito para que los ingenieros las utilicen al diseñar placas de circuito. Una vez completado el diseño, estas diferentes capas CAD se exportarán al fabricante a través de un conjunto de archivos de salida de fabricación y ensamblaje.

Cada capa de metal en la placa de circuito está representada por una o más capas en la herramienta de diseño de PCB. Normalmente, las capas dieléctricas (núcleo y preimpregnado) no están representadas por capas CAD, aunque esto variará en función de la tecnología de la placa de circuito a diseñar, que mencionaremos más adelante. Sin embargo, para la mayoría de los diseños de PCB, la capa dieléctrica solo está representada por los atributos en la herramienta de diseño, para considerar el material y el ancho. Estos atributos son importantes para las diferentes calculadoras y simuladores que utilizará la herramienta de diseño para determinar los valores correctos de trazas y espacios metálicos.

Además de obtener una capa separada para cada capa de metal de la placa de circuito en la herramienta de diseño de PCB, también habrá capas CAD dedicadas a la máscara de soldadura, la pasta de soldadura y las marcas de serigrafía. Una vez que las placas de circuito se laminan juntas, se aplican máscaras, pastas y agentes de serigrafía a las placas de circuito, por lo que no son las capas físicas de las placas de circuito reales. Sin embargo, para proporcionar a los fabricantes de PCB la información necesaria para aplicar estos materiales, también deben crear sus propios archivos de imagen a partir de la capa CAD de PCB. Finalmente, la herramienta de diseño de PCB también tendrá muchas otras capas integradas para obtener otra información necesaria para fines de diseño o documentación. Esto puede incluir otros objetos metálicos sobre la placa, números de pieza y esquemas de componentes.

Más allá de la capa de PCB estándar

Además de diseñar placas de circuito impreso de una o varias capas, las herramientas CAD también se utilizan en otras técnicas de diseño de PCB en la actualidad. Los diseños flexibles rígidos y flexibles tendrán capas flexibles integradas, y estas capas deben estar representadas en herramientas CAD de diseño de PCB. No solo es necesario mostrar estas capas en la herramienta para su funcionamiento, sino que también necesita un entorno de trabajo 3D avanzado en la herramienta. Esto permitirá a los diseñadores ver cómo se pliega y despliega el diseño flexible y el grado y ángulo de flexión cuando está en uso.

Otra tecnología que requiere capas CAD adicionales es la tecnología electrónica imprimible o híbrida. Estos diseños se fabrican agregando o “imprimiendo” metales y materiales dieléctricos sobre el sustrato en lugar de utilizar un proceso de grabado sustractivo como en los PCB estándar. Para adaptarse a esta situación, las herramientas de diseño de PCB deben poder mostrar y diseñar estas capas dieléctricas además de las capas estándar de metal, máscara, pasta y serigrafía.