Como paso preliminar antes de diseñar una placa de circuito impreso, debes decidir si utilizarás una PCB de una sola capa o multicapa. Ambos tipos de diseño son comunes en una variedad de dispositivos cotidianos. El tipo que sea adecuado para ti depende del proyecto en el que lo vayas a usar. Los dispositivos más complejos suelen utilizar placas multicapa, mientras que los más simples pueden beneficiarse de las de una sola capa. Este artículo explicará las diferencias esenciales entre ellas, así como la manera de elegir el tipo correcto para tu proyecto.
PCB de una sola capa vs. multicapa: ¿cuál es la diferencia?
Probablemente puedas adivinar cuál es la diferencia significativa entre estos dos tipos de PCB basándote en sus nombres. Las placas de una sola capa tienen solo una capa de material base, también conocido como sustrato, mientras que las PCB multicapa tienen múltiples capas. Una vez que examines más de cerca los tres tipos principales de placas PCB, verás que hay muchas otras diferencias en cómo están construidas y cómo funcionan.
1. PCB de una sola capa
Las placas de una sola capa, a veces llamadas placas de un solo lado, tienen componentes en un lado de la placa y un patrón de conductor en el lado opuesto. Tienen solo una capa de material conductor, normalmente cobre. Una placa de una sola capa está compuesta por una capa de sustrato, una capa de metal conductor y luego una capa protectoramáscara de soldaduray serigrafía. Encontrarás placas de una sola capa en muchos dispositivos electrónicos más simples.
2. PCB de doble cara
También puede utilizar una placa de doble capa o de doble cara, que tiene más capas que una placa de una sola capa pero menos que una multicapa. Las PCB de doble cara, al igual que la variante de una sola cara, tienen una sola capa de sustrato. La diferencia es que tienen una capa de metal conductor en ambos lados del sustrato.
Los circuitos y componentes de un lado de la placa están conectados con los del otro lado mediante uno de dos métodos:
• Orificios pasantes:Los orificios pasantes son pequeños agujeros perforados a través de la placa por los que se introducen cables, llamados terminales, que luego se sueldan al componente correspondiente.
• Montajes en superficie:Estas PCB utilizan terminales soldados directamente a la placa. La propia placa se convierte en la superficie de cableado para los componentes, lo que permite que los circuitos ocupen menos espacio.
3. PCB multicapa
PCB multicapaestán hechos de tres o más placas de doble cara apiladas una encima de la otra. Teóricamente, pueden contener tantas placas como necesites, pero la más grande jamás fabricadatenía 129 capas de grosorNormalmente, tienen un número par de entre cuatro y doce capas; las cantidades impares pueden causar problemas como deformaciones y torsiones después de la soldadura.
Cada capa de sustrato en una placa multicapa tiene un metal conductor en ambos lados. Las placas se unen utilizando un tipo especializado de adhesivo, y hay un material aislante entre cada placa. En los bordes exteriores de la placa multicapa se encuentran las máscaras de soldadura.
Las rutas conocidas como vías permiten que las diferentes capas conduzcan entre sí. Estos caminos se dividen en tres grupos:
• Agujero pasante:Revisa cada capa de la placa
• Ciego:Conectar una capa exterior con una capa interior
• Enterrado:Conecta dos capas internas, haciéndolas invisibles desde el exterior
Las placas multicapa suelen aparecer en dispositivos más complejos que requieren una gran cantidad de conexiones.
Ventajas de las PCB de una sola capa
Las PCB de una sola capa tienen varias ventajas sobre otros tipos de placas que, según los requisitos de tu proyecto, podrían convertirlas en tu opción de PCB preferida. Estas incluyen:
• Menor costo:Dado que las PCB de una sola capa son más simples que las PCB de doble cara y multicapa, requieren menos recursos, menos tiempo y menos experiencia para diseñarse y producirse. Esto las hace menos costosas. Si es posible utilizar una placa de una sola cara sin sacrificar la calidad y el rendimiento, la mayoría de la gente lo hace debido a las ventajas económicas. Cuando se trata de PCB de una sola capa frente a multicapa, el menor costo es uno de los beneficios más importantes de las placas de una sola cara.
• Diseño y producción más simples:Las placas de una sola cara son relativamente simples y también muy comunes, lo que significa que la mayoría de los diseñadores pueden diseñarlas fácilmente y la mayoría de los fabricantes pueden producirlas sin ningún problema. Los procesos de diseño y producción serán sencillos en comparación con las placas de circuito impreso multicapa y ofrecerán resultados consistentemente positivos. Casi cualquier empresa de PCB puede fabricar placas de una sola capa debido a su simplicidad.
• Alto volumen:La facilidad con la que se pueden producir estas placas significa que puedes encargarlas en grandes volúmenes sin tener problemas. Como cantidades mayores reducirán aún más el precio por placa, hacer pedidos al por mayor es una de las mejores formas de obtener el máximo valor de las PCB de una sola cara.
• Plazo de entrega corto:Las placas de una sola capa pueden fabricarse rápidamente debido a su simplicidad y al hecho de que requieren menos recursos que las PCB multicapa. Esto las convierte en la opción perfecta para situaciones en las que se necesitan PCB con rapidez, incluso en grandes volúmenes.
Desventajas de las PCB de una sola capa
A pesar de sus ventajas de costo y otros beneficios, las placas de una sola capa no son la opción adecuada para todos los proyectos debido a las limitaciones que presentan, que incluyen:
• Diseño simplista:La simplicidad de las placas de una sola capa es uno de sus mayores beneficios, pero también constituye una limitación considerable. Para dispositivos más complejos que requieren una mayor cantidad de componentes y conexiones, una sola capa no proporciona suficiente espacio ni potencia. Si los cables se cruzan entre sí, el dispositivo no funcionará correctamente, por lo que es fundamental que la placa tenga suficiente espacio para alojar todo. Los diseños más complejos simplemente no pueden adaptarse a las PCB de una sola cara.
• Velocidad más lenta y menor capacidad operativa:La cantidad limitada de conexiones en estas placas también afecta su potencia y velocidad. Estos diseños menos densos no son tan robustos como aquellos con más circuitos y tienen una capacidad de funcionamiento menor. Es posible que no tengan suficiente potencia para algunas aplicaciones.
• Mayor tamaño y mayor peso:Para añadir capacidades a una placa de una sola cara, necesitas ampliar sus dimensiones en lugar de añadir otra capa, como podrías hacer con una PCB multicapa. Podrías usar varias placas separadas, pero una sola placa multicapa probablemente podría manejar los mismos requisitos. Aumentar el tamaño o el número de placas en un dispositivo también incrementa el peso de tu producto final.
PCB de una sola capa: sopesando los pros y los contras
Para determinar si una PCB de una sola capa es adecuada para ti, debes considerar los requisitos de tu proyecto y si las placas de un solo lado tienen las capacidades que necesitas para cumplirlos. Para dispositivos más simples, suelen ser la opción preferida debido a su bajo costo y a sus tiempos de producción rápidos. Sin embargo, para proyectos más complejos, a menudo no proporcionan suficiente funcionalidad.
Antes de decidir utilizarlas, sopesa las ventajas y desventajas de las PCB de una sola capa. En resumen, los pros y los contras de las PCB de una sola capa incluyen:
Pros:
• Menor costo
• Diseño y producción más simples
• Capacidad de producirse en grandes volúmenes
• Plazo de entrega más corto
Contras:
• Demasiado simplista para proyectos complejos
• Menor capacidad operativa
• Velocidad más lenta
• Tamaño más grande
• Mayor peso
¿Son las PCB de una sola cara el tipo de componente adecuado para usted? Si cumplen con los criterios de su proyecto y las ventajas mencionadas superan las desventajas, probablemente lo sean.
Aplicaciones de PCB de una sola capa
Estas placas son opciones populares para una amplia variedad de dispositivos electrónicos debido a su bajo costo y a la relativa facilidad con la que pueden producirse. Aunque las placas multicapa están ganando terreno a medida que la electrónica se vuelve más compleja, las placas de una sola capa han sido históricamente el tipo más común. Suelen aparecer en dispositivos que tienen una función específica y no requieren almacenar grandes cantidades de datos ni acceso a internet, aunque no siempre es así.
Encontrarás PCB de una sola capa en muchos pequeños electrodomésticos, como las cafeteras. También son la tecnología detrás de la mayoría de las calculadoras, radios, impresoras y luces LED. Los dispositivos de almacenamiento más simples, como las unidades de estado sólido, suelen utilizar PCB de una sola cara, al igual que componentes como las fuentes de alimentación y muchos tipos diferentes de sensores.
Ventajas de las PCB multicapa
Aunque las placas de una sola capa tienen sus ventajas, los diseños multicapa son más beneficiosos para algunas aplicaciones. Para ciertos dispositivos, incluso es necesario contar con múltiples capas. Los beneficios de las PCB multicapa más complejas incluyen:
• Útil para proyectos más complicados:Los dispositivos que son más complejos y que implican más circuitos y componentes a menudo requieren el uso de una PCB multicapa. Si necesita más circuitos de los que pueden caber en una sola placa, se puede añadir espacio incorporando más capas. Contar con múltiples placas garantiza que haya espacio suficiente para las conexiones, lo que la hace ideal para dispositivos más avanzados. Los dispositivos con muchos usos diferentes y capacidades avanzadas, como los teléfonos inteligentes, requieren este nivel de complejidad.
• Alta calidad:Las placas multicapa requieren más planificación y procesos de producción intensivos, por lo que, como resultado, suelen ser de mayor calidad que otros tipos de placas. El diseño y la fabricación de estas placas requieren más habilidad y herramientas más avanzadas que los componentes más simples, lo que aumenta la probabilidad de obtener un producto de máxima calidad. Muchos de estos diseños incluyen avanzadas características de impedancia controlada y blindaje contra interferencias electromagnéticas, lo que mejora aún más el rendimiento.
• Potencia añadida:Debido al aumento de la densidad de circuitos en las PCB de múltiples capas, son más potentes que los diseños menos complejos. Tienen una mayor capacidad de funcionamiento y pueden operar a velocidades más altas, lo cual suele ser necesario para los dispositivos avanzados que alimentan y permite mejorar el rendimiento.
• Mayor durabilidad:Tener más capas significa que la placa es más gruesa y, por lo tanto, más duradera que las PCB de una sola cara. Esta es otra razón por la que añadir funcionalidad mediante capas adicionales es preferible a aumentar las dimensiones de una sola capa. Esta mayor durabilidad significa que las placas pueden soportar condiciones más severas y, a menudo, duran más.
• Tamaño más pequeño y peso más ligero:Las PCB multicapa logran esta mayor durabilidad mientras mantienen un tamaño relativamente pequeño y un peso reducido. Debido a que apilan capas unas sobre otras, puedes concentrar más funcionalidad en un espacio más reducido que con otras placas. Este tamaño más pequeño también se traduce en un peso menor. Una placa de una sola capa tendría que ser bastante grande para igualar la funcionalidad de una placa multicapa. Incluso podrías igualarla utilizando varias placas de una sola capa, pero eso también aumentaría el tamaño y el peso de tu producto final.
• Punto de conexión único:El uso de múltiples componentes de PCB requeriría múltiples puntos de conexión. Las placas multicapa, en cambio, están diseñadas para funcionar con un solo punto de conexión, lo que simplifica el diseño del dispositivo electrónico y reduce aún más el peso. Al decidir entre utilizar más de una placa de una sola cara o solo una placa de circuito impreso multicapa, la placa multicapa suele ser la mejor opción.
Desventajas de las PCB multicapa
Sin embargo, la funcionalidad mejorada y otros beneficios que ofrecen las placas multicapa tienen un precio. Estas desventajas significan que podrían no ser la opción ideal para todo tipo de proyecto. Estas incluyen:
• Costos más altos:Diseñar y fabricar placas con múltiples capas es más caro que producir aquellas con solo una o dos capas. Requiere más recursos, más tiempo y más habilidad, lo que incrementa el precio. Asegúrate siempre de que los beneficios de un componente multicapa superen los costos. Si no es necesario tener más de dos capas, quizá quieras quedarte con una PCB de una sola capa.
• Diseño y producción más complicados:El diseño y la producción de placas multicapa es un proceso más complicado y complejo que la fabricación de placas de una sola capa. Esto significa que necesitas diseñadores y fabricantes altamente capacitados que cuenten con equipos especializados. También es más probable que experimentes dificultades a lo largo del proceso, especialmente si no dispones de los recursos necesarios.
• Menor disponibilidad:Debido a la especialización que requieren las placas multicapa, no todos los fabricantes o proveedores pueden producirlas o suministrarlas de manera fiable. Es posible que te des cuenta de que es más difícil encontrar la empresa adecuada con la que trabajar para diseñar, fabricar o reparar una placa con un alto número de capas. Si una placa necesita reparaciones, también puede ser más difícil encontrar a alguien capaz de arreglarla.
• Plazos de entrega más largos:El diseño y la producción de placas multicapa también requieren más tiempo que la fabricación de placas de una sola capa. Hay más componentes que considerar, los cuales deben fijarse entre sí para formar una sola placa a partir de las distintas capas. Estos procesos también son más complejos, lo que aumenta el tiempo de entrega. Si necesita que sus placas se fabriquen rápidamente, el uso de PCB multicapa podría no ser adecuado para usted. Si ocurre un error durante el proceso de producción o desea cambiar el diseño, la retrabajación puede llevar muchísimo tiempo y puede resultar imposible sin reemplazar componentes, lo que incrementa los costos de material.
• Reparaciones más complejas:Las PCB de múltiples capas son relativamente fiables, pero si algo sale mal, la complejidad de su diseño puede hacer que las reparaciones sean más difíciles. Si se produce un problema con un componente electrónico o la placa sufre daños físicos, puede ser más difícil identificar el problema porque algunas de las capas internas y las vías que las conectan no son visibles desde el exterior. La gran cantidad de componentes en la placa también hace que las reparaciones sean más complejas y lleven más tiempo.
PCB multicapa: sopesando los pros y los contras
¿Son las placas de circuito impreso multicapa perfectas para tu dispositivo electrónico? Si el dispositivo se encuentra en el extremo más complejo del espectro, muy probablemente lo sean. Sin embargo, prepárate para pagar más por la mayor funcionalidad y otras ventajas. Considera los beneficios y las desventajas de elegir PCB multicapa, así como las necesidades de tu proyecto y los recursos que tienes para dedicar a la adquisición de las placas. Los pros y los contras de las PCB multicapa incluyen:
Pros:
• Capacidad para manejar funcionalidades más complejas
• Mayor calidad
• Más potencia, capacidad de operación y velocidad
• Durabilidad mejorada
• Tamaño más pequeño y peso reducido
• Punto de conexión único
Contras:
• Costos más altos
• Diseño y producción más complicados
• Disponibilidad limitada
• Plazos de entrega más largos
• Reparaciones más complejas
Aplicaciones de PCB multicapa
A medida que la tecnología se vuelve más avanzada, las PCB multicapa se están volviendo más comunes. La compleja funcionalidad y el tamaño reducido de muchos de los dispositivos electrónicos actuales hacen necesaria la utilización de múltiples capas en sus placas de circuito. Una variedad de dispositivos de distintos sectores utilizan placas multicapa, especialmente aquellos con varias funciones y capacidades más complejas.
Las placas de circuito impreso multicapa aparecen en muchos componentes informáticos, incluidas las placas base y los servidores. Los dispositivos informatizados, desde laptops y tabletas hasta teléfonos inteligentes y relojes inteligentes, utilizan este tipo de placas. Los teléfonos inteligentes suelen requerir alrededor de 12 capas. Los sistemas que permiten el funcionamiento de dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, laptops y dispositivos GPS, tales como las torres de telefonía celular y las tecnologías satelitales, también incluyen placas multicapa debido a la funcionalidad avanzada que requieren.
Los dispositivos que son menos complejos que los teléfonos inteligentes y las torres de señal, pero demasiado complejos para una placa de circuito impreso de una sola cara, suelen utilizar entre 4 y 8 capas. Ejemplos de este tipo de productos incluyen artículos domésticos como microondas y aires acondicionados, que cada vez utilizan más la tecnología multicapa.
Los dispositivos médicos también suelen funcionar con placas de más de tres capas debido a la fiabilidad, el tamaño reducido y el diseño ligero que requieren. Las placas de circuito impreso multicapa aparecen enRayos Xmáquinas, monitores cardíacos, equipos de tomografía computarizada y muchas otras aplicaciones.
Las industrias automotriz y aeroespacial también utilizan cada vez más componentes electrónicos que deben ser a la vez duraderos y ligeros, lo que hace que este tipo de PCB sea una opción perfecta. Estos componentes deben ser capaces de soportar el desgaste, el calor y otras condiciones adversas. Computadoras de a bordo, sistemas GPS, sensores de motor, interruptores de faros y muchos otros componentes utilizan estas placas.
Las PCB con un alto número de capas también son estándar en la industria industrial. Cada vez más máquinas industriales tienen componentes computarizados y a menudo vienen equipadas con sensores, controles y otras partes que requieren PCB. Este equipo necesita funcionalidad avanzada, fiabilidad y durabilidad debido a las duras condiciones de muchas instalaciones industriales.
Por razones similares, las PCB multicapa desempeñan un papel en muchas aplicaciones militares, equipos de análisis meteorológico, sistemas de alarma, aceleradores atómicos y una multitud de otros tipos de equipos electrónicos.
Decidir si necesita PCB de una sola capa o multicapa
Para determinar si necesitas placas de circuito impreso de una o de varias capas, debes considerar las necesidades de tu proyecto y qué tipo las satisface mejor. Hazte estas cinco preguntas:
1. ¿Qué nivel de funcionalidad necesito?Si es más complicado, es posible que necesites varias capas.
2. ¿Cuál puede ser el tamaño máximo del tablero?Las placas multicapa pueden incorporar más funcionalidades en un espacio más reducido.
3. ¿Es la durabilidad una prioridad?Si es así, elige la opción de varias capas.
4. ¿Cuál es mi presupuesto?Para presupuestos más modestos, las placas de una sola capa funcionan mejor.
5. ¿Con qué rapidez necesito las PCB?Las placas de circuito impreso de una sola capa tienen un plazo de entrega más corto en comparación con las placas de circuito impreso multicapa.
También tendrá que ocuparse de cuestiones más técnicas relacionadas con los requisitos, como la frecuencia de funcionamiento, la densidad y las capas de señal que necesita. Determinar las respuestas a estas preguntas le ayudará a averiguar si necesita una placa con una, dos, cuatro o más capas. Para obtener más información sobre estas especificaciones y otros consejos para elegir un diseño de PCB,consulta nuestra entrada de blog sobre el tema.
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Recursos útiles
•Introducción a las placas de circuito impreso
•Cómo determinar el número de capas en las PCB
•Una breve mirada a las industrias donde se utilizan comúnmente las PCB
