Fabricación de PCB de 12 capas: Apilamiento, capacidad y coste

Highleap Electronics fabrica placas de circuito impreso de 12 capas, desde prototipos hasta producción en serie, en la misma línea de producción que fabrica placas de hasta 60 capas. Los ingenieros suelen pasar a 12 capas cuando una configuración de 10 capas se queda sin espacio para el enrutamiento o los planos de referencia para buses de alta velocidad, BGA de alta densidad o dominios de alimentación separados. Doce capas proporcionan ese espacio adicional manteniendo una construcción estándar de orificios pasantes, lo que suele ser más sencillo que adaptar el mismo diseño a menos capas con microvías apiladas.

Esta página abarca las configuraciones de capas que fabricamos con mayor frecuencia, nuestra capacidad de fabricación publicada, las opciones de materiales, los controles importantes para este número de capas y los factores que influyen en el precio. Si aún no ha decidido si su producto necesita doce capas, consulte dónde se utilizan las placas de 12 capas . Encontrará respuestas breves a las preguntas más frecuentes de los compradores en las Preguntas frecuentes sobre PCB de 12 capas.

Opciones de apilamiento de PCB de 12 capas a partir de 1.6 mm

La mayoría de las placas de circuito impreso de 12 capas utilizan una de dos configuraciones: seis capas de señal con seis planos, u ocho capas de señal con cuatro planos. Esta elección implica sacrificar la integridad de la señal a cambio de espacio para el enrutamiento, y debe definirse antes de comenzar el diseño, ya que determina todos los cálculos de impedancia en la placa.

La versión de seis planos proporciona a cada capa de señal un plano de referencia adyacente, lo que facilita la retención de la impedancia y mantiene las rutas de retorno cortas. Es adecuada para placas con muchas interfaces de alta velocidad. La versión de cuatro planos añade dos capas de enrutamiento al emparejar capas de señal entre planos. El enrutamiento ortogonal puede reducir el acoplamiento lateral, pero sigue siendo necesario un espaciado dieléctrico adecuado, planos de referencia y simulación de canales. Estas son asignaciones ilustrativas de funciones de capas, no configuraciones de fabricación publicadas. Los espesores dieléctricos, los pesos del cobre y la distribución del cobre deben estar equilibrados con respecto al plano medio; las etiquetas por sí solas no establecen simetría mecánica. El ejemplo de ocho señales incluye capas de señal consecutivas que requieren un espaciado cuidadoso del plano de referencia y un análisis de diafonía.

Las reglas generales que rigen estas elecciones se encuentran en nuestra guía de diseño de apilamiento de PCB . Si está comparando el número de capas, las configuraciones de apilamiento de 10 capas y nuestra página sobre placas de 16 capas muestran los cambios que se producen al aumentar o disminuir el número de capas.

¿Cuántas capas de señal tiene una placa de circuito impreso de 12 capas?

Generalmente, se utilizan seis u ocho capas. Seis capas de señal con seis planos es la opción más segura para garantizar la integridad de la señal. Ocho capas de señal con cuatro planos ofrecen mayor área de enrutamiento, pero colocan dos capas de señal entre cada par de planos. Un diseño con diez capas de señal y solo dos planos es posible en teoría, pero rara vez cumple con los objetivos de impedancia o EMI, y normalmente implica que la placa debería tener un mayor número de capas.

¿Una placa de circuito impreso de 12 capas siempre tiene un grosor de 1.6 mm?

El grosor de 1.6 mm es el más común, ya que se ajusta a los conectores y guías de tarjetas estándar. Sin embargo, las placas de 12 capas también se fabrican con grosores de 2.0 mm, 2.4 mm o superiores cuando incorporan conectores de cobre grueso o de ajuste a presión. El rango de 0.2 a 8 mm que se muestra en nuestra página de capacidades abarca toda la gama de placas de circuito impreso rígidas; no se trata de un rango de grosor garantizado para una construcción de 12 capas. Una placa más gruesa aumenta la relación de aspecto del orificio pasante más pequeño, por lo que se deben comprobar conjuntamente el tamaño de la broca y el grosor.

Capacidad de fabricación de PCB de 12 capas

Doce capas se ajustan perfectamente a nuestra línea de PCB rígidas, que admite hasta 60 capas. Las cifras que se muestran a continuación corresponden a nuestra capacidad publicada para PCB rígidas. Se trata de límites de proceso, por lo que se recomienda revisar una placa que combine varias de estas capas antes de solicitar un presupuesto.

En una placa de 12 capas, los límites interactúan. Usando el diámetro del orificio perforado, 1.6 / 0.15 es aproximadamente 10.7:1, mientras que 3.2 / 0.15 es aproximadamente 21.3:1 y excede el límite publicado de 20:1. No se debe asumir que la perforación mínima ni la relación máxima sean factibles simultáneamente sin una revisión del recubrimiento. Es más fácil mantener el espacio y las pistas finas en el cobre de la capa interna delgada que en el cobre grueso. La lista completa de tolerancias se encuentra en nuestra tabla de capacidad de PCB rígida.

¿Puede una placa de 12 capas utilizar vías ciegas y enterradas?

Sí. Las vías ciegas conectan una capa externa con capas internas, las vías enterradas conectan solo capas internas y las microvías láser alcanzan los 0.075 mm. La secuencia de laminación y perforación requerida depende de la arquitectura de la vía; varios tramos pueden compartir una etapa del proceso. Las construcciones secuenciales pueden aumentar el costo y el tiempo de entrega. Muchos diseños de 12 capas se enrutan como una construcción de orificio pasante simple. Utilice la construcción de vías ciegas y enterradas cuando el área de la placa o la separación BGA lo requieran.

Materiales para placas de circuitos impresos de 12 capas

La elección del material para una placa de 12 capas depende de dos factores: el calor que recibe la placa durante la laminación y el ensamblaje sin plomo, y la pérdida de señal que pueden tolerar las interfaces más rápidas. El laminado representa una parte importante del costo de la placa, por lo que conviene elegir el material que cumpla con estos dos requisitos en lugar de optar por el más caro.

• Tg alto FR-4 es el punto de partida habitual para placas de 12 capas. Para la fiabilidad del reflujo, evalúe Tg junto con el CTE del eje Z, la temperatura de descomposición (Td), los índices de tiempo hasta la delaminación, el manejo de la humedad y el perfil de ensamblaje; Tg por sí solo no garantiza la fiabilidad de los orificios metalizados. Consulte nuestras notas sobre laminados de alta Tg.
• Laminados de baja y muy baja pérdida Se utilizan cuando los canales largos de alta velocidad perderían demasiada señal en el FR-4 estándar. Las opciones y las compensaciones se tratan en materiales para placas de circuito impreso con un alto número de capas.
• Apilamientos híbridos Colocamos laminado RF en las capas que lo necesitan y FR-4 en el resto, lo que reduce los costos en placas de señal mixta. Construimos Configuraciones híbridas Rogers y FR-4 cuando el diseño lo requiere.

¿Qué temperatura de transición vítrea (Tg) debería tener una placa de circuito impreso de 12 capas?

Un grado FR-4 de alta Tg compatible con materiales sin plomo es un punto de partida común, pero el número de capas por sí solo no determina la Tg requerida. Analice la Tg, la Td, el CTE en el eje Z y el rendimiento de delaminación en función del grosor de la placa, la geometría de las vías, los ciclos de reflujo y la temperatura de servicio. Indique el perfil de ensamblaje y retrabajo al solicitar la configuración de capas.

Cómo controlamos el registro, la impedancia y la fiabilidad de las vías en 12 capas.

La mayoría de los defectos en las capas de 12 capas provienen de tres fuentes: capas internas desalineadas, deriva de impedancia y orificios metalizados débiles. Nuestros controles de proceso se centran en cada una de estas causas.

Costo de PCB de 12 capas: ¿Qué influye en el precio?

El precio de una placa de circuito impreso de 12 capas depende más de su construcción que del número de capas. Dos placas de 12 capas del mismo tamaño pueden tener precios que varían considerablemente, según las especificaciones del diseño.

• Ciclos de laminación: En el montaje de orificios pasantes, el proceso se realiza una sola vez. Las arquitecturas de vías ciegas y enterradas pueden requerir etapas de procesamiento adicionales; el número de ciclos depende de la secuencia de montaje completa, no solo del número de tramos de vías.
• Material: Los laminados de baja pérdida y de radiofrecuencia cuestan mucho más que el FR-4 de alta Tg, y una configuración híbrida limita ese coste a las capas que lo necesitan.
• Perforar y mediante funciones: Las perforaciones pequeñas, las relaciones de aspecto elevadas, la perforación posterior y las vías internas rellenas o tapadas en la almohadilla añaden pasos al proceso.
• Impedancia y alcance de la prueba: Muchas estructuras de impedancia controlada implican un mayor diseño y medición de las muestras.
• Acabado, uso del panel y cantidad: El ENEPIG y el oro duro cuestan más que el ENIG. El costo por unidad depende de cómo se ajuste el contorno al panel de producción y de la cantidad del pedido.

¿Es una placa de circuito impreso de 12 capas mucho más cara que una de 10 capas?

Por lo general, la diferencia no es mucha si ambas son placas de orificio pasante. Pasar de 10 a 12 capas implica el uso de cobre con patrones y procesamiento dieléctrico; la disposición del núcleo, la perforación y la secuencia de laminación dependen del diseño. Los mayores incrementos de costo provienen de la laminación secuencial y los materiales especiales. Por lo tanto, una placa de 12 capas con orificio pasante puede costar menos que una placa de 10 capas que requiere vías ciegas para adaptarse al mismo enrutamiento.

Qué enviar para obtener un presupuesto de PCB de 12 capas

Un paquete de datos completo permite una cotización rápida y reduce las rondas de aclaración. Highleap anuncia un servicio de cotización en dos horas; las configuraciones complejas, los materiales especiales o los datos incompletos pueden requerir una revisión de ingeniería adicional antes de confirmar el precio y la fecha de entrega. La falta de elementos, generalmente la tabla de impedancia o la configuración, suele ser la causa de la demora en la cotización.

• Datos de fabricación: Archivos Gerber u ODB++, archivos de perforación con una tabla de estructura de vías y el esquema de la placa.
• Acumulación: Su dibujo de apilamiento, o el espesor final y el orden de las capas para que podamos proponerle uno.
• Tabla de impedancia: Valores objetivo, tolerancia, ancho de traza y capas de referencia para cada estructura controlada.
• Material y acabado: laminado o Tg y clase de pérdida requeridas, pesos de cobre y acabado superficial.
• Aceptación: Clase IPC, cualquier requisito de perforación posterior o vía en la almohadilla, y las cantidades y fechas para el prototipo y la producción.

Si el diseño aún no está finalizado, envíelo de todos modos. Una revisión DFM en esta etapa puede detectar un apilamiento desequilibrado o un anillo anular demasiado ajustado cuando aún es económico corregirlo.

¿Puede Highleap ensamblar también las placas de 12 capas?

Sí. Se puede incluir el ensamblaje SMT y de orificio pasante, así como la selección e inspección de componentes. El paso del encapsulado, el tamaño del componente y el alcance de la inspección óptica automatizada (AOI) y los rayos X se verifican con respecto a la lista de materiales (BOM) y los datos de ensamblaje. Con el ensamblaje llave en mano , un único proveedor es propietario de la placa base, la selección de componentes y el ensamblaje, por lo que se puede identificar la causa de cualquier problema de rendimiento sin necesidad de cambiar de proveedor.