Buscando el mundo perfecto para el diseño de PCB multicapa

Siempre he sido un gran fanático de Clint Eastwood. Harry, el sucio, siempre pareció ser un poco demasiado precipitado para un entorno urbano del siglo veinte, pero El hombre sin nombre era perfecto para la rudeza y anarquía de su tiempo. Obviamente, siempre lo alentaba a que golpeara al bravucón, sacara a relucir al bandolero o consiguiera a la chica, pero lo más intrigante era que por lo general era rápido para tomar una decisión. Por supuesto, los resultados variaban. A veces eran buenos, a veces malos y a veces bastante feos.

El proceso de creación de una PCB puede tener resultados similares, según la decisión de utilizar o no utilizar una PCB multicapa. Varios diseñadores de PCB incorporan tarjetas multicapa cuando no es necesario. Hacerlo complica el diseño, aumenta el costo de fabricación y hace virtualmente imposible la reparación o modificación en campo.

En la mayoría de las películas de El hombre sin nombre, la trama proviene de algún acto cobarde o una carga intolerable infligida a las víctimas por los villanos y termina con mi héroe corrigiendo el mal al final. Siguiendo el mismo esquema, echemos un vistazo a lo que puede salir mal en el proceso de diseño y desarrollo de la PCB en primer lugar y, luego veamos qué factores debemos incorporar en nuestra decisión de diseñar una PCB multicapa o no.

El Sargento de hierro de su PCB multicapa

Desde una perspectiva de diseño de PCB, puede ser bastante tentador utilizar múltiples capas cuando diseñamos PCBs. Después de todo, la noción de que "más pequeño es mejor" parece estar omnipresente en todo el diseño electrónico en estos días. Sin embargo, hay razones significativas para evitar la trampa de la pequeñez a menos que hacerlo sea una consideración de diseño primario. Por ejemplo:

• Complejidad de diseño: cuando se diseñan PCBs multicapa, es imprescindible tener todos los orificios pasantes y vías alineados correctamente. Los errores pueden afectar el flujo de corriente y crear problemas de montaje. Además, el uso de números impares de capas o espesores diferentes para las capas internas puede causar que la tarjeta se doble o tuerza, lo que la hace imposible de montar o se quede en estado de prueba. Malo. Para aplicaciones de comunicaciones, en las que se enrutan varios tipos de señales a través de múltiples capas, pueden surgir problemas de rendimiento debido a interferencias cruzadas o desacople de impedancias. Malo.
• Mayor costo de fabricación: la fabricación de PCBs multicapa es significativamente más cara que otras tarjetas. Se requiere más material, más tiempo, y los técnicos deben estar altamente calificados. El simple hecho de pasar de dos a cuatro capas puede aumentar el costo de fabricación en un 100%. Malo
• Reparación de banco difícil o imposible: como en cualquier proceso de fabricación, se producen pequeños errores. Especialmente para tarjetas con números impares de capas o capas de tamaño variable. Con PCBs de una sola capa (o de dos capas), estos pueden repararse fácilmente y la tarjeta puede seguir utilizándose. Si el problema reside en una capa interna, esto es prácticamente imposible y las tarjetas son inútiles. Malo.

Otra cuestión que a veces se pasa por alto es el aumento de calor, debido al aumento de las capas, que puede no aparecer hasta que el producto ha estado en el campo durante un tiempo. Si es lo suficientemente severo para que el producto falle, esto puede resultar en las tres R: retomar, rediseñar y refabricar. Feo.

Como podemos ver, la elección de una PCB multicapa puede dar lugar a graves problemas, si no se realiza correctamente. Sin embargo, hay un lado positivo. Si nos decidimos en nuestra selección y en el proceso de diseño, podemos cabalgar hacia el horizonte como Clint siempre lo hace.

^{Encárguese del proceso de diseño de su PCB para encontrar su propio horizonte.}

Potencia multicapa absoluta

Ahora, si usted está dispuesto a emplear tiempo adicional en el diseño y la fabricación, pagar el mayor costo y seguir las mejores pautas de diseño de PCB multicapa, entonces debe proceder con la opción de PCB multicapa. Especialmente, si el tamaño es la preocupación principal. Supongamos que no lo es. ¿Qué razones justifican el uso de las PCBs multicapa?

• Funcionalidad: las PCBs multicapa permiten la incorporación de circuitos más complejos. Por lo tanto, se puede incorporar un mayor funcionamiento en un paquete más pequeño. Las ventajas comerciales de esto son evidentes. Bien.
• Durabilidad: debido al cuidado y las consideraciones adicionales que se deben tener en cuenta en el diseño y desarrollo de las PCBs multicapa, son componentes mejor construidos y altamente confiables. Bien.
• Montaje: cuanto más pequeña sea la PCB, más fácil será su montaje. Requiere menos orificios de montaje y puede colocarse en más ubicaciones dentro del sistema más grande. De hecho, puede permitir la reducción del tamaño del producto global, lo que puede aumentar la portabilidad, las opciones de almacenamiento y la comercialización. Bien.

Diseño verdadero

Las tarjetas multicapa conllevan un costo más alto, mayor tiempo de fabricación y requieren más experiencia para el diseño y la fabricación. Por lo tanto, se debe considerar deliberadamente antes de determinar si la multicapa es el camino a seguir. A la hora de decidir si utilizar o no las PCB multicapa, no se limite a seguir a la multitud de las "pequeñeces". Los resultados pueden ser malos o bastante feos. En su lugar, base su elección en decisiones acertadas que valoren con seriedad las ventajas y desventajas para asegurar un buen resultado.

No: algunos diseños de PCB son simplemente más adecuados para el diseño de una sola capa. Un buen ejemplo es una tarjeta madre de computadora. Estas tarjetas tienen típicamente muchos puertos o tamaños surtidos, sin mencionar las partes desmontables que necesitan ser accesibles. Esto no hace imposible el uso del diseño multicapa; sin embargo, es poco práctico, ya que los beneficios de la reducción del tamaño no superan las desventajas de la complejidad y el aumento del costo.

Sí: la razón más común para optar por un diseño de PCB multinivel es reducir la huella de la tarjeta. En situaciones en las que la flexibilidad de diseño no está limitada por la cantidad de entradas y salidas, los requisitos de distribución para ICs (es decir, MPUs, FPGAs, etc.) o limitaciones de longitud de pistas similares, entonces la solución puede ser multicapa. Esto puede ser especialmente cierto cuando el producto permite el uso de circuitos flexibles, que eliminan gran parte de la dificultad de precisión del proceso de fabricación y a la vez dan más libertad al diseñador.

^{No se conforme con el uso de la misma PCB para cada diseño; asegúrese de elegir lo que funciona mejor para usted.}

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