¿Cuáles son los diferentes tipos de placas de circuito impreso?
En general, las placas de circuito impreso (PCB) se clasifican según el número de capas, el tipo de sustrato y la frecuencia. Los PCB se dividen en PCB de un solo lado, PCB de dos lados y PCB multicapa según el material. Al mismo tiempo, la PCB también se puede dividir en PCB rígida, PCB flexible y PCB rígido-flexible según el material.
PCB de una cara
La PCB de un solo lado es el tipo más simple de placa de circuito impreso. La siguiente figura muestra la estructura de una placa de circuito impreso de un solo lado. Las capas azul, amarilla y verde son el sustrato, la capa de cobre conductor y la máscara de soldadura, respectivamente. En la PCB de un solo lado, solo un lado del sustrato está recubierto con una capa de cobre, y este lado es donde los componentes están conectados eléctricamente. La placa de circuito impreso de una sola cara es rentable y fácil de fabricar. Pero tiene muchas restricciones en el diseño del circuito porque las rutas conductoras no pueden cruzarse ni superponerse. Por lo tanto, la PCB de un solo lado actual solo se usa para circuitos simples como juguetes electrónicos, calculadoras, etc.
Figura 1: La estructura de la placa de circuito impreso de un solo lado
PCB de doble cara
A diferencia de la placa de circuito impreso de un solo lado, la PCB de doble cara tiene capas de cobre en ambos lados del sustrato. Mientras tanto, los componentes se pueden unir en ambos lados. Las tecnologías de montaje en superficie y de orificio pasante se utilizan ampliamente para realizar conexiones de circuito en ambos lados.
Figura 2: La estructura de la PCB de doble cara
Los agujeros pasantes chapados (PTH) en el PCB de doble cara actuar como un puente. Las paredes de los orificios pasantes enchapados generalmente están enchapadas con cobre mediante un proceso de electrólisis para conectar eléctricamente los circuitos de un lado al otro lado. Debido a la mayor densidad de circuito de la placa de circuito impreso de doble cara, la placa de circuito impreso de doble cara es adecuada para circuitos más complejos. En comparación con una placa de circuito impreso de un solo lado, es flexible y compacta. Varias aplicaciones, como el control de potencia y los amplificadores, utilizan la placa de circuito impreso de doble cara.
Figura 3: Agujeros pasantes enchapados (PTH) en la PCB de doble cara
PCB multicapa
La PCB multicapa se compone de más de 2 capas conductoras, dos de las cuales están en las superficies exteriores y las capas restantes están integradas en capas aislantes. Entre cada 2 capas está el preimpregnado, que es una capa dieléctrica y se puede hacer muy delgada. El número de capas en la PCB representa el número de capas de cobre conductoras independientes. Generalmente, las capas superior e inferior son PCB de un solo lado y las capas internas son PCB de dos lados, todas las cuales se laminan juntas a alta temperatura y presión para formar una sola placa. En comparación con la placa de circuito impreso de una cara y de dos caras, la placa de circuito impreso multicapa es buena para circuitos de alta velocidad, como teléfonos móviles y computadoras portátiles, y es más flexible y compacta. La siguiente figura es un ejemplo de una PCB de 6 capas.
Figura 4: PCB de 6 capas
En cuanto a la conexión eléctrica entre diferentes capas, se suele realizar a través de vías: agujeros pasantes chapados(PTH), vías ciegas y vías enterradas. Los orificios pasantes chapados (PTH) acceden a todas las capas de la PCB multicapa de arriba a abajo. Las vías ciegas conectan cualquiera de las capas más externas de la PCB con las capas internas adyacentes. Las vías enterradas que no son visibles desde el exterior simplemente se conectan entre las capas del circuito interno.
Figura 5: Las vías
PCB rígido
Los materiales del sustrato de la placa de circuito impreso rígida son materiales sólidos, como la fibra de vidrio, que no se pueden doblar ni plegar. La placa de circuito impreso rígida puede ser cualquiera de las placas de circuito impreso de una cara, de dos caras o de varias capas, según las necesidades. Las principales ventajas incluyen el bajo ruido electrónico y la absorción de vibraciones. Pero los PCB rígidos no se pueden modificar ni cambiar una vez que se fabrican. Las aplicaciones incluyen portátiles, sensores de temperatura, equipos GPS, etc.
Figura 6: La PCB rígida
PCB flexible
A diferencia de la placa de circuito impreso rígida, la placa de circuito impreso flexible generalmente se compone de una lámina de cobre recocido laminado (RA) y una película de plástico flexible. Permite que la placa de circuito se adapte a una forma en la que la placa de circuito impreso rígida no se puede girar ni mover durante el uso sin dañar el circuito de la placa de circuito impreso. El PCB flexible ahorra costos y mucho espacio y reduce en gran medida el peso de la placa y el tamaño del producto de aplicación. En otras palabras, es una opción ideal para una variedad de aplicaciones que requieren una alta densidad de trazas de señal. La PCB flexible puede ser cualquiera de las PCB de una cara, de dos caras o de múltiples capas, según las necesidades. Las aplicaciones de PCB flexibles incluyen productos electrónicos complejos, fabricación de diodos orgánicos emisores de luz (OLED), fabricación de LCD, etc.
Figura 7: PCB flexible
PCB rígido-flexible
Rigid-flex PCB es una combinación de la placa de circuito impreso rígido y la placa de circuito impreso flexible después del prensado y otros procesos. En PCB rígido-flexible, las interconexiones entre placas de circuito rígido son las partes flexibles de la placa. Por lo tanto, este tipo de tablero se puede plegar o doblar continuamente y normalmente se le da una forma curva durante el proceso de fabricación. La placa de circuito impreso rígido-flexible se puede utilizar para productos con requisitos especiales, ya que tiene áreas tanto rígidas como flexibles., que puede ahorrar espacio interno y volumen del producto, y mejorar el rendimiento del producto, como una mayor confiabilidad de conexión. Sin embargo, los PCB rígido-flexibles requieren múltiples procesos de producción, lo que lleva a una tasa de rendimiento baja, un ciclo de producción relativamente largo y un precio alto. Las aplicaciones de PCB rígido-flexibles se encuentran principalmente en los campos médico, electrónico de consumo y aeroespacial.
Figura 8: PCB rígido-flexible
PCB de alta frecuencia
Como placa de circuito impreso especial, la PCB de alta frecuencia ofrece un rango de alta frecuencia de 500MHz a 2GHz. Proporciona índices de flujo de señal más rápidos, lo cual es adecuado para diseños de alta velocidad. Tiene requisitos muy altos para varias propiedades físicas, precisión y parámetros técnicos. En primer lugar, el material del sustrato de PCB de alta frecuencia debe tener las características de resistencia al calor, resistencia química y buena resistencia al impacto. En segundo lugar, el factor de disipación (Df) de la placa debe ser pequeño, lo que afecta principalmente a la calidad de transmisión de la señal. Cuanto menor sea el factor de disipación, menor será la pérdida de señal. Además, la constante dieléctrica (Dk) de la placa debe ser pequeña y estable porque la velocidad de transmisión de la señal es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante dieléctrica del material. En otras palabras, es probable que la alta constante dieléctrica provoque retrasos en la transmisión de la señal. El sustrato de PCB de alta frecuencia también debe tener una característica de baja absorción de agua porque el agua alta la absorción provocará la pérdida tanto del factor de disipación como de la constante dieléctrica cuando la placa se humedezca. La PCB de alta frecuencia se usa a menudo en sistemas para evitar colisiones (CAS), sistemas satelitales, sistemas de radio, aplicaciones móviles, etc.
Figura 9: PCB de alta frecuencia
Referencia:
https://www.twistedtraces.com/blog/learn-about-different-types-of-pcbs-and-their-advantages
https://www.elprocus.com/different-types-printed-circuit-boards/
https://worldsway.com/different-types-of-pcbs/
https://www.altium.com/documentation/altium-designer/the-board-ad?version=18.1
https://www.theengineeringprojects.com/2018/03/multilayer-pcb.html
https://www.7pcb.com/blog/micro-via-vertical-interconnect-access-via.php
https://www.pcbway.com/pcb_prototype/What_is_Flexible_PCB.html