Como todos sabemos, existen diferentes capas de circuitos impresos en el mercado, desde monocapa, doble capa y multicapa. Entre ellas, las PCB de 4 capas ofrecen el equilibrio ideal entre complejidad, coste y rendimiento.
En comparación con las PCB de 2 capas, las PCB de cuatro capas mejoran significativamente la integridad de la señal a través de planos de tierra y energía adicionales, y además son más económicas que las PCB de 6 capas y las PCB de más capas.
Este artículo profundizará en la estructura en capas, los beneficios principales y los consejos de diseño clave de las PCB de 4 capas para ayudarlo a comprender mejor las PCB de 4 capas.
¿Qué es una PCB de 4 capas?
Una PCB de 4 capas es una placa de circuito con cuatro capas de conductores de cobre separadas por materiales aislantes. Generalmente, las dos capas externas de la PCB de 4 capas se utilizan para el enrutamiento de la señal, mientras que las dos internas se utilizan para la alimentación y la conexión a tierra. Esta estructura reduce la interferencia electromagnética (EMI) y aumenta la estabilidad de la señal, lo que resulta muy adecuado para el funcionamiento de placas de circuito complejas.
En comparación con las placas de doble cara estándar, una PCB de 4 capas puede permitir más espacio de enrutamiento, colocar más componentes y un mejor efecto de disipación de calor, lo que la hace más adecuada para productos electrónicos de alto rendimiento.
Typica Tipos de apilamiento de PCB de 4 capas
Existen varias opciones de apilamiento de PCB de 4 capas, según se priorice el blindaje EMI, la integridad de la señal o la distribución de energía. Las dos opciones más comunes son las siguientes:
Opción 1: Apilamiento simétrico (recomendado)
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Capa
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Tipo
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Grosor (típico)
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Función
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L1
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Capa de señal
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0.2 mm
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Señales de alta velocidad, disposición de componentes clave
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L2
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Plano de tierra (GND)
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0.5 mm
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Proporciona una ruta de retorno de baja impedancia
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L3
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Plano de potencia (VCC)
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0.5 mm
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Reduce el ruido de energía
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L4
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Capa de señal
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0.2 mm
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Señales de baja velocidad, enrutamiento secundario
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Ventajas:
• Los planos de potencia y tierra son adyacentes, lo que forma una capacitancia de desacoplamiento natural para suprimir el ruido de alta frecuencia.
• Las capas de señal están estrechamente acopladas a los planos de referencia, lo que minimiza la diafonía.
Opción 2: Apilamiento asimétrico (bajo costo)
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Capa
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Tipo
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Espesor
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Riesgo
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L1
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Capa de señal
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0.1 mm
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Susceptible a variaciones de fabricación
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L2
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Capa de señal
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0.6 mm
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Discontinuidad de impedancia potencial
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L3
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Potencia mixta/tierra
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0.6 mm
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Mala integridad de la energía
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L4
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Capa de señal
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0.1 mm
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Propenso a deformarse durante el montaje
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Escenario de aplicación:
Adecuado para aplicaciones sensibles a los costos sin señales de alta velocidad.
Espesor estándar de PCB de 4 capas
El grosor estándar de una PCB de 4 capas suele ser de 1.6 mm (0.063 pulgadas) (incluyendo las 4 capas, las 2 capas de preimpregnado y la 1 capa de núcleo), pero también puede tener un grosor de entre 0.8 mm y 3.2 mm según las necesidades. Este grosor no solo garantiza su resistencia, sino que también permite una mayor flexibilidad en la estructura interna.
Elegir el grosor correcto de la PCB de 4 capas es fundamental, ya que puede afectar la impedancia de las líneas de señal, la distancia entre capas y la disipación térmica de toda la PCB. Se recomienda contactar al fabricante de la PCB antes del diseño para garantizar que la placa cumpla con los requisitos de diseño y se pueda fabricar sin problemas.
La mejor pila de PCB de 4 capas-Up: Consejos para el diseño
Al diseñar una PCB de 4 capas, una estructura de apilado y un método de enrutamiento adecuados son cruciales para el rendimiento, la estabilidad y la viabilidad de fabricación del circuito. A continuación, se presentan consejos comunes para el diseño de PCB de 4 capas que le ayudarán a evitar problemas comunes y mejorar la calidad de su diseño.
Planificación de apilamiento
• Siga la "regla 3:1": el espesor de la capa central debe ser más de 3 veces el espesor del dieléctrico exterior, lo que ayuda a mejorar la estabilidad de la PCB.
• Evite colocar señales de alta velocidad tanto en la capa superior como en la inferior para reducir el riesgo de diafonía.
Vía Diseño
• Se prefiere el uso de agujeros pasantes para evitar el alto costo de los agujeros ciegos y enterrados.
• Agregue anti-pads a los planos de energía o tierra para evitar cortocircuitos en áreas no deseadas.
Administración de energía
• Mantenga un espacio adecuado entre diferentes zonas de voltaje para evitar interferencias eléctricas.
• Coloque condensadores de desacoplamiento en cada pin de alimentación para mejorar la estabilidad de la energía.
4. Control de impedancia
Para garantizar que las señales de alta velocidad (como USB y HDMI) se transmitan con precisión en una placa de circuito impreso (PCB) sin distorsión, es necesario controlar adecuadamente la adaptación de impedancia. Los diferentes tipos de señales requieren diferentes impedancias de destino:
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Tipo de señal
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Impedancia objetivo
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Ancho de traza recomendado (1 oz de cobre)
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Espesor dieléctrico
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Par diferencial USB
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90Ω
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0.15 mm
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0.2 mm
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Señal de un solo extremo (por ejemplo, SPI)
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50Ω
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0.3 mm
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0.2 mm
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Servicios de PCB de 4 capas de PCBasic
En PCBasic, nos centramos en ofrecer servicios de fabricación y ensamblaje de PCB de 4 capas de alto rendimiento. Nuestro equipo de expertos, con más de 10 años de experiencia en diseño y gestión de proyectos de PCB, garantiza que cada placa esté optimizada para garantizar la integridad de la señal, la distribución de energía y el rendimiento térmico.
Instalaciones internas avanzadas
Operamos varias fábricas propias, incluyendo una planta de lotes pequeños en Shenzhen y una planta de producción en masa en Huizhou, lo que nos permite gestionar pedidos de cualquier volumen con eficiencia. Nuestras fábricas están equipadas con producción propia de plantillas y accesorios, y líneas SMT de alta velocidad para la fabricación fiable de PCB multicapa.
Servicio completo de montaje de PCB
Desde la entrega de plantillas en una hora hasta el almacenamiento inteligente de componentes electrónicos, ofrecemos un flujo de trabajo de ensamblaje fluido. Nuestro sistema de importación de listas de materiales con un solo clic y nuestra plataforma de cotización instantánea simplifican el proceso de adquisición y producción, garantizando una ejecución rápida y precisa del proyecto.
Inspección de calidad rigurosa
La calidad es la base de todo lo que hacemos. PCBasic utiliza inspección óptica automatizada (AOI), inspección por rayos X, comprobadores de sondas móviles y sistemas de pruebas funcionales para garantizar que cada PCB de 4 capas cumpla con los más estrictos estándares de calidad. Cada placa se verifica exhaustivamente para garantizar su precisión, fiabilidad y rendimiento antes del envío.
Calidad certificada en la que puede confiar
Como empresa nacional de alta tecnología, PCBasic cuenta con certificaciones como ISO13485, IATF 16949, ISO9001, ISO14001 y UL, y es miembro orgulloso del IPC. Con más de 20 patentes en inspección de calidad y gestión de la producción, garantizamos una fiabilidad superior y el cumplimiento de las normas internacionales.
Preguntas Frecuentes
P1: ¿Cuánto más cara es una PCB de 4 capas en comparación con una PCB de doble cara?
A: Normalmente, cuesta entre un 30 y un 50 % más, pero el coste se puede reducir optimizando el material (por ejemplo, utilizando FR-4 Tg130) y minimizando la cantidad de vías.
P2: ¿Es necesario verter todo el cobre en todas las capas?
A: Se recomienda usar un vertido completo de cobre en L2 y L3 (planos de alimentación y tierra). En L1 y L4 (capas de señal), se puede usar un vertido parcial de cobre, evitando así las "islas de cobre".
Q3: ¿Cómo puedo verificar los parámetros de acumulación?
A: Puede utilizar Polar SI9000 o Altium Layer Stack Manager para la simulación y validación de impedancia.
