Los diferentes tipos de stack-up de un PCB

Señal-GND/Plano GND

Con este stack-up de la PCB reduciremos la superficie de enrutado, pero pese a ello, al introducir la capa inferior como plano de referencia, nuestros lazos de corriente serán más fáciles de realizar, y por tanto, los problemas de “bounce” del stack-up anterior se ven solventados.

Ahora solo queda elegir entre mayor densidad de pistas y componentes, o mejores respuestas a la susceptibilidad de campo.

Stack-up de 4 capas

Las PCBs de 4 capas, son unas de las PCBs más realizadas como alternativa a todos los stack-up nombrados con anterioridad, y una de las soluciones más usadas en el mundo del EMI, SI y PI. Esto es debido, a que muchas veces adquirir un orden de pila de capas superior, no implica tener mayor superficie para enrutar, si no que implica más robustez en el diseño de PCB y menor sensibilidad al espectro electromagnético. Y, ¿a qué se debe esto? Pues bien, las PCBs de 4 capas tienen dos de los Stack-up más robustos al ser inmunes a las ondas de RF.

Plano GND, Señal-GND, Señal-GND, Plano GND

Este stack-up es uno de los más robustos frente a la potencia inducida por otros dispositivos en nuestra PCB, esto es debido a que al tener enrutadas las capas interiores del mismo, y planos de referencia rodeando a estas, estos permiten que ninguna señal penetre en estas y genere perturbaciones.

Lo habitual en estos diseños, es colocar como no puede ser de otra manera, los componentes por las superficies externas, y a través de una vía, hacer el enrutado por las capas internas.

El inconveniente de este diseño es que dependiendo del tipo del tipo de líneas de transmisión de datos podemos vernos afectados por el “crosstalk” entre pistas.

_{Crosstalk generado entre pistas adjuntas en una misma capa. Enlace.}

 

Señal-GND, Plano GND, Plano PWR, Señal GND

Este stack-up es el más usado habitualmente para los prototipos rápidos. Nos ahorra pensar por qué camino tenemos que distribuir la energía, es decir, evitamos realizar las pistas de distribución de alimentación a los componentes, lo cual no es recomendable.

Realizar este tipo de apilamiento o stackup de la PCB nos permitirá reducir la superficie de enrutado frente a otros, pero sin embargo esto puede generar problemas de radiación y susceptibilidad en la capa externa inferior. Pese que la capa superior externa quede aislada de cualquier tipo de ruido generado por la propio PCB, y sea levemente susceptible a radiaciones externas.

Debemos recordar que, para tener un diseño robusto y fuerte, tenemos que asegurarnos de generar el menor ruido o perturbación electromagnética dentro de nuestra PCB, ya que así solo nos preocupamos en el futuro de lo susceptible que sea a la radiación de otros dispositivos.

_{Stack-up de PCB Señal-GND/Plano GND/Plano PWR/Señal-GND.}

Señal-GND, Plano GND, Plano GND, Señal GND

Este stack-up es uno de los más robustos y simples, presentando la alternativa al fabricante de reducir ruido y emisión de energía de la PCB de dos capas, transformándolo a uno de cuatro capas integrando simplemente dos planos de referencia entre medias.

Este tipo de stack-up, es conocido como la PCB de tres capas. La ventaja de este es que si suprimimos los planos de referencia del diseño de dos capas, que habitualmente y debido a la densidad de pistas, generan pequeñas islas de cobre muy sensibles a la radiación, y usamos los planos internos, podemos obtener un diseño cuya energía radiada será absorbida por el propio PCB debido a la alta densidad de cobre en el plano de referencia, reduciendo así nuestros niveles en emisión.

_{Stack-up recomendado para PCB de 4 capas.}

Ahora que ya sabemos las ventajas e inconvenientes de cada uno de los stack-ups para un PCB, podemos elegir cuál de ellos implementaremos en nuestro próximo diseño y cuál es el mejor para nuestro diseño sea cómodo y eficiente. Empieza hoy mismo tu prueba gratuita de Altium Designer + Altium 365.