Una PCB de cuatro capas suele tener cuatro capas de cobre, no cuatro capas de materiales en total. Un material aislante separa el cobre y la placa terminada también puede incluir máscara de soldadura, marcas impresas y acabado superficial. Estos materiales físicos son importantes, pero no se cuentan como capas de cobre adicionales.
Un archivo de diseño de PCB puede contener todavía más «capas»: datos de cobre, aberturas de la máscara de soldadura, aperturas de pasta, contornos de placa y otras instrucciones. Algunas describen materiales que permanecen en la placa; otras indican a un socio de fabricación o montaje cómo procesarla.
Para una introducción básica a la propia placa, consulte qué es una PCB. Al pedir una placa multicapa, esta distinción importa porque el número correcto de capas no indica por sí solo qué archivo corresponde a cada posición, qué función tiene cada capa de cobre ni cómo se conectan las capas.
Recuento de cobre y construcción física
Las capas de cobre contienen los elementos eléctricos de la placa: pistas, almohadillas de componentes, planos y otras superficies de cobre. Una capa puede incluir trazado de señales, un plano de tierra, distribución de alimentación o una combinación. El recuento se refiere a los niveles de cobre diferenciados de la placa, no al número de redes ni de formas de cobre individuales.
El aislamiento entre las capas de cobre es material dieléctrico. Una PCB rígida puede incluir:
- Núcleo: material aislante curado, normalmente suministrado con una lámina de cobre adherida a uno o ambos lados.
- Prepreg: material reforzado con resina parcialmente curada que puede unir capas durante el laminado multicapa.
- Lámina de cobre y cobre electrodepositado: material conductor estructurado para formar el circuito.
- Máscara de soldadura y leyenda: recubrimientos aplicados a la superficie de la placa cuando se especifican.
Una placa rígida convencional con dos capas de cobre puede partir de un núcleo revestido de cobre: cobre a ambos lados del núcleo aislante. No necesita necesariamente una capa de prepreg separada entre cada lámina y el núcleo. Las construcciones multicapa pueden usar prepreg para unir núcleos y otras capas. La disposición real del material depende del apilado acordado y del proceso de fabricación.
Del mismo modo, una placa de cuatro capas de cobre contiene más de cuatro regiones físicas de materiales. «Cuatro capas» es una forma abreviada útil para indicar el número de capas de cobre, pero no es una especificación completa de construcción.
Ilustración conceptual, no está a escala y no constituye una especificación para una placa real. Las etiquetas en inglés del SVG describen la sección: “Top solder mask” indica la máscara de soldadura superior, “Surface coating” el recubrimiento superficial, “L1 copper” a “L4 copper” las cuatro capas de cobre e “Insulating material” el material aislante entre ellas. Las etiquetas inferiores indican que la máscara, la leyenda y los archivos de diseño no son capas de cobre adicionales, que la leyenda es una marca independiente y que no se muestran las aberturas de la máscara. El recuento de capas de cobre, el material aislante y las salidas de diseño describen elementos distintos.
Ejemplo hipotético de cuatro capas de cobre
Supongamos que una placa rígida tiene cuatro capas de cobre, numeradas de arriba abajo:
| ID de cobre | Función hipotética | Qué debe confirmarse todavía |
|---|---|---|
| L1 | Señales y almohadillas de componentes en la cara superior | Conexiones, elementos de cobre y requisitos de referencia del diseño real |
| L2 | Plano de tierra | Continuidad del plano, separaciones y redes conectadas a él |
| L3 | Distribución de alimentación, trazado de señales o ambos | Asignaciones reales de redes y si el cobre ofrece una referencia adecuada cuando se necesita |
| L4 | Señales y almohadillas de componentes en la cara inferior | Conexiones, trazado y requisitos de referencia del diseño real |
Este es un ejemplo de referencia inventado, no una receta universal de apilado. Otra placa de cuatro capas puede asignar las funciones de forma distinta. Se deben confirmar para cada placa los nombres del diseño, su orden físico y las conexiones previstas.
Una disposición de cuatro capas puede ofrecer más espacio de trazado y más oportunidades para colocar cobre de referencia cerca de las capas de señal que una disposición de dos capas. Por sí sola, no demuestra que la interferencia electromagnética, la integridad de señal o la impedancia sean aceptables. Esos resultados dependen, entre otros factores, de la geometría, las propiedades dieléctricas, las trayectorias de retorno, las discontinuidades y la construcción final. Un plano cercano solo resulta útil si favorece la trayectoria de retorno prevista.
Para trabajos de impedancia controlada, proporcione las pistas aplicables, los valores objetivo y las tolerancias junto con un apilado acordado; no deduzca una garantía de la expresión «cuatro capas». El artículo sobre diseño del apilado de PCB aborda con más detalle las opciones de construcción.
Cómo se relacionan los vías con las capas
Un vía metalizado de orificio pasante puede atravesar la placa, pero atravesar una capa de cobre no significa conectarse eléctricamente a ella. Para cada capa, el diseño determina si el vía se conecta a una almohadilla o superficie de cobre, o si queda aislado mediante una separación.
En el ejemplo hipotético, un vía podría unir una señal de L1 con otra de L4 y mantenerse separado de L2 y L3. Otro vía podría conectarse al cobre de tierra si así lo especifica el diseño. Revise la red real y la geometría de las capas en lugar de suponer que todos los vías unen las cuatro capas.
Los vías ciegos y enterrados empiezan y terminan en capas diferentes. Si el diseño los utiliza, comunique expresamente esos extremos y los requisitos; cuatro capas de cobre no implican automáticamente que existan esos vías ni que se hayan acordado.
Máscara, leyenda y pasta: funciones diferentes
La máscara de soldadura es un recubrimiento físico que normalmente se aplica a las superficies exteriores de la placa. Sus aberturas exponen determinados elementos de cobre, como las almohadillas, para los procesos y el montaje posteriores. El cobre expuesto puede recibir un acabado superficial especificado; una abertura no debe interpretarse como la obligación de dejar el cobre desnudo.
La máscara no sustituye a un plano de cobre. Una abertura de máscara indica dónde debe faltar el recubrimiento; los datos de cobre definen el elemento conductor. Una abertura involuntaria puede dejar expuesto cobre que debía permanecer cubierto, mientras que una abertura ausente puede cubrir una almohadilla destinada a soldarse. Consulte qué es la máscara de soldadura para más contexto.
La leyenda, también llamada serigrafía, es asimismo una marca física cuando se aplica. Puede mostrar designadores de referencia, indicadores de polaridad u otras identificaciones. No es una capa eléctrica de cobre. Si una marca coincide con una almohadilla o abertura, resuelva el tratamiento previsto antes de liberar el diseño en lugar de suponer que se eliminará.
Una capa de pasta suele describir las aperturas de la plantilla de pasta de soldadura. Es principalmente una salida de montaje, no una capa permanente de la placa desnuda. Durante el montaje, la pasta se deposita a través de las aperturas de la plantilla y se refunde; los datos de pasta no son un recubrimiento laminado dentro de la PCB. Puede que una cara de la placa sin requisitos aplicables de montaje superficial no necesite un archivo de pasta, pero debe indicárselo claramente al destinatario del montaje.
La documentación Pcbnew Layers de KiCad también refleja esta distinción al separar las funciones del cobre, la máscara, la pasta, la leyenda y otras capas de diseño.
Asigne cada archivo a su destinatario
La siguiente tabla es un mapa de transferencia ilustrativo para la placa hipotética de cuatro capas anterior. Los nombres de archivo son ejemplos descriptivos, no convenciones de nomenclatura obligatorias. Confirme con cada destinatario los nombres y formatos reales.
| Salida o información | Propósito en este ejemplo | Destinatario y condición de revisión |
|---|---|---|
| L1 top copper | Almohadillas superiores y cobre de señal | Fabricante de PCB; confirmar que es la primera capa de cobre y que coincide con la vista superior. |
| L2 copper | Cobre de tierra | Fabricante de PCB; confirmar posición de capa, asignación de redes y separaciones de vías. |
| L3 copper | Cobre de alimentación y/o señal | Fabricante de PCB; especificar la función real y confirmar que no se confunde con L2. |
| L4 bottom copper | Almohadillas inferiores y cobre de señal | Fabricante de PCB; confirmar posición y orientación respecto de los otros archivos. |
| Top and bottom mask | Zonas donde debe abrirse la máscara de soldadura | Fabricante de PCB; comprobar que los archivos corresponden a las caras correctas y a los elementos que deben quedar expuestos. |
| Top and bottom legend | Identificación de componentes y otras marcas impresas | Fabricante de PCB; identificar las caras sin leyenda y comprobar conflictos con las aberturas. |
| Top and/or bottom paste | Información propuesta de las aperturas de la plantilla | Destinatario del montaje o de la plantilla; indicar las caras aplicables y revisar los requisitos de aperturas. No es una capa de cobre adicional. |
| Board outline | Perímetro final y características fresadas pertinentes | Fabricante de PCB; definir el contorno sin ambigüedad y distinguirlo de otras líneas mecánicas. |
| Drill and slot information | Ubicación de orificios y tipos aplicables | Fabricante de PCB; indicar los requisitos de orificios metalizados y no metalizados y los extremos especiales de los vías. |
| Stackup and fabrication drawing | Orden del cobre, requisitos de construcción y notas complementarias | Fabricante de PCB; conciliar estos documentos con los datos y los requisitos de impedancia controlada, si los hay. |
La tabla no sustituye a un paquete completo de fabricación o montaje. Por ejemplo, el contorno define la forma, pero puede ser necesario especificar por separado las tolerancias de taladrado, el espesor final, el acabado superficial y otros requisitos. El artículo elementos esenciales del plano de fabricación ofrece un punto de partida para esa entrega.
Qué puede y qué no puede mostrar una sección transversal
Microsección de orificio pasante en cupón de NASA/GSFC, Charles E. Powers, 2009. Las flechas originales indican anillos anulares ausentes. No se proporciona escala; esta imagen no establece el número total de capas de la placa, su estado de aceptación ni ningún trabajo de APTPCB. Crédito de la imagen y registro de la fuente.
Una microsección muestra un corte de una región concreta de una placa o cupón. Puede ayudar a un inspector a examinar las características visibles en ese punto, pero esta imagen no es un diagrama general del recuento de capas. En particular, la ausencia de una característica visible en un punto de corte no debe utilizarse para reconstruir toda la placa ni para determinar su aceptación sin los criterios de diseño e inspección aplicables.
Ejemplo: un paquete de capas invertido o mal etiquetado
Escenario hipotético de revisión: Un comprador recibe un paquete de cuatro capas con archivos llamados L1-top, L2-ground, L3-power y L4-bottom. El plano también indica cuatro capas de cobre, pero la revisión sugiere que el archivo L1-top contiene el patrón esperado en la parte inferior.
No resuelva el conflicto confiando en el nombre del archivo, el color de visualización o una sola captura de pantalla. Los colores y las convenciones de visualización no son universales, y una vista de la cara inferior puede parecer distinta según cómo se presente.
Una revisión práctica consiste en:
- Detener la liberación e identificar la vista de referencia. Pregunte al diseñador qué cara se considera superior y cómo se pretende visualizar el material gráfico. No suponga que hay que reflejar un archivo solo porque parece invertido en un visor.
- Comparar características distintivas entre las salidas. Revise un conector inequívoco, una característica de polarización o el patrón de almohadillas de un componente frente a los datos previstos de cobre, máscara, leyenda y montaje de las caras superior e inferior. Compruebe la alineación con el contorno y las posiciones de taladrado.
- Verificar por separado el orden del cobre interno. Identificar correctamente el archivo superior no demuestra que L2 y L3 estén en el orden correcto. Compare la lista de capas y el apilado con el contenido real de cobre y las redes previstas.
- Resolver las consecuencias eléctricas. Si una capa interna parece estar mal etiquetada, compruebe las conexiones y separaciones de los vías respecto de la intención del diseño. Intercambiar simplemente dos nombres de archivo puede crear conexiones incorrectas o invalidar la disposición de referencia prevista.
- Emitir un paquete corregido. Pida al responsable del diseño que identifique los archivos y el orden de capas autoritativos, revise la salida o documentación en conflicto y comunique la nueva revisión a todos los destinatarios. Retire el paquete anterior o indique claramente que ha sido sustituido.
Si el diseñador no puede determinar qué salida es la autoritativa, deténgase y solicite aclaraciones antes de fabricar. Una placa puede tener el número correcto de capas de cobre y aun así ser incorrecta porque se comunicaron mal los datos, el orden o la conectividad.
Antes de solicitar la fabricación
Para facilitar la revisión con APTPCB, indique el número de capas de cobre y proporcione los archivos junto con un mapa de capas, los requisitos de apilado y las notas de fabricación. Señale las características que requieren un acuerdo especial, como impedancia controlada o vías no pasantes. Para el montaje, identifique por separado los datos de pasta y otras salidas de montaje y sus destinatarios previstos.
Si el paquete está listo, utilice la solicitud de presupuesto. Si el mapeo de capas o los requisitos no están claros, póngase en contacto con APTPCB antes de considerar los archivos liberados.
Referencias de fuentes públicas
- KiCad, Pcbnew Layers.
- NASA, presentación sobre fabricación de placas de circuito impreso, registro 20190001381 del NASA Technical Reports Server.
- NASA/GSFC, imagen de inspección de cupón de Charles E. Powers, 2009, registro 20090027819 del NASA Technical Reports Server; consulte arriba el crédito de imagen y el registro de la fuente enlazado.