Apilado de capas en PCBs rígidas y rígido-flexibles

Decodificador de TV digital en PCB verde

 

 

Construir PCBs multicapa es como construir con Legos. Todas las piezas encajan fácilmente, pero aún así es necesario seguir las instrucciones si desea que su diseño permanezca unido. Hoy en día, solo las PCBs más sencillas utilizan una sola capa, o un par de capas superior e inferior. Las PCBs multicapa son ahora la norma y no la excepción, y los fabricantes pueden fabricar PCBs con hasta 30 capas. Las estrategias de apilado de capas en estas tarjetas son importantes para varias aplicaciones.

 

El diseñador de PCB debe estar equipado para cualquier cambio en la estrategia de la tarjeta de circuito impreso. ¿Y cuál es el equipamiento principal del diseñador de PCBs? Sus herramientas CAD, por supuesto. Cualquier circuito impreso va a necesitar un fuerte soporte de software de diseño de PCB para respaldarlo. Esto se duplica en el caso de los circuitos flexibles y rígidos, en los que las reglas de diseño son un poco más difíciles de seguir. No se ahogue entre sus capas, mantenga sus tarjetas de circuito flexibles imprimiendo sin problemas.

Estrategias de apilado multicapa

En un mundo perfecto, su estrategia de apilado de capas debería permitirle organizar pistas y planos de tierra para bloquear perfectamente la EMI y la interferencia, debería ser adaptable al diseño flexible y rígido-flexible, y qué rayos, digamos que no se calentará más allá de la temperatura ambiente. Obviamente, ese es un orden imposible, y ninguna estrategia de apilado será capaz de acomodar perfectamente cada requerimiento simultáneamente.

 

Las tarjetas de alta densidad de pines generalmente requieren más capas de señal, y existen algunas pautas generales sobre la cantidad de capas que deben incluirse en una PCB estándar. Dependiendo de la densidad de enrutamiento durante el diseño, es posible que algunas capas de señal sean innecesarias y se puedan eliminar. Una vez que haya elegido la cantidad adecuada de capas, deberá organizarlas prestando atención a cómo afecta la disposición a la EMI y a la interferencia.

 

Un apilado multicapa típico alternará entre los planos de señal y de potencia/tierra, con cada capa separada por un núcleo dieléctrico o prepreg. La disposición de apilado recomendada dependerá de la cantidad de capas en la tarjeta, pero siempre se sigue la pauta anterior para suprimir la EMI y la interferencia entre capas. La solución de los problemas térmicos requiere sus propias consideraciones de diseño que también pueden incluirse en los paneles multicapa.

 

Los dispositivos con elementos analógicos y digitales deben utilizar capas de tierra separadas en una pila de varias capas. Los dos planos de tierra solo deben conectarse en un único punto. Lo mismo se aplica a las capas de señales analógicas y digitales. Separar las capas de señal analógica y digital y cruzarlas en un solo punto es una buena estrategia para evitar el acoplamiento de ruido. Una alternativa es utilizar una sola capa de tierra, y simplemente dividir el plano de tierra en secciones digitales y analógicas.

 

Microchip colorido en PCB con pistas azules

El enrutamiento no tiene que ser un gran desafío en las tarjetas de circuito flexibles.

 

La separación de las capas de señal analógica y digital con sus respectivos planos de tierra es también una buena estrategia para prevenir EMI. La colocación de los planos de tierra entre las capas de señal analógica y digital crea un blindaje efectivo entre las dos capas. El plano de tierra analógico debe colocarse junto a la capa de señal analógica, y lo mismo se aplica a la capa de señal digital. Esto asegura que cada capa de señal solo induzca una corriente de retorno en su respectivo plano de tierra.

Apilado rígido-flexible

Una vez que pase al diseño de PCB rígido-flexibles, tendrá que definir la cinta flexible utilizando un apilamiento similar al de las tarjetas rígidas. Las cintas flexibles son más delgadas que las tarjetas con las que se conectan, y la cinta flexible necesitará tener el mismo apilamiento que las capas internas de las tarjetas rígidas. Por lo general, las cintas flexibles necesitan llevar la señal entre tarjetas, y también necesitan tener una conexión de retorno a tierra.

 

Si desea extender un plano de potencia o de tierra a lo largo de la cinta flexible, utilice un patrón de cobre con trama cruzada. El cobre de trama cruzada proporciona una mayor flexibilidad que una película de cobre sólido o una lámina de cobre. El cobre de trama cruzada también debe utilizarse si necesita blindaje para las capas de señal en la cinta flexible.

 

Las cintas flexibles no necesitan que la capa de señal se coloque directamente debajo de la capa protectora de la cinta flexible, a menos que planee colocar los componentes directamente en la cinta. Los componentes SMT colocados directamente en la cinta pueden colocarse siempre que haya una capa de señal debajo de la capa de recubrimiento. Esto se está convirtiendo en una opción de diseño más popular.

 

Las zonas de soldadura deben colocarse en la capa de señal directamente debajo de la capa de cobertura, y esta debe tener orificios perforados para que los componentes SMT puedan acceder a la capa de señal. Siempre consulte con su fabricante y asegúrese de que sus capacidades se adapten a su elección de diseño. Siempre evite colocar estas características y componentes directamente en el área de la curva, y coloque los componentes de manera que la longitud del componente sea paralela a la curva.

 

Cinta flexible con componentes de montaje superficial

Los componentes SMT se pueden gestionar de forma eficaz con cintas flexibles

 

Un método alternativo para colocar componentes en una cinta es el chapado de botones. La capa de señal todavía necesita colocarse debajo de la capa de cobertura en el apilado, y los orificios perforados en la capa de señal también se utilizan para acceder a la capa de señal. Se coloca un orificio pasante en la terminal de montaje y la estructura se recubre hasta un espesor específico. Si los orificios pasantes se dejan abiertos, los componentes de los orificios pasantes se pueden colocar en la cinta flexible.

 

Su software de diseño de PCB debe permitirle definir el apilado rígido-flexible sin necesidad de pasos de diseño adicionales o herramientas especializadas. Las herramientas avanzadas de CAD, maquetación y simulación de Altium Designer 18.1 pueden facilitar la definición del apilado de capas. Descargue una versión de prueba gratuita y descubra si Altium Designer es adecuado para usted.

 

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