La medición del espesor de una PCB es una de las más importantes en la fabricación de productos electrónicos. Afecta el rendimiento del dispositivo y los costos de fabricación. Aprendamos qué es realmente el espesor de una PCB.
¿Qué es el espesor de PCB estándar?
Espesor estándar de PCB: apilamiento de PCB de 2 capas
Si bien no existe un estándar industrial para el espesor de PCB, ciertos espesores se han vuelto comunes.
La mayoría de las placas de circuito impreso (PCB) tienen un grosor de 1.6 mm (0.063 pulgadas). Ese es el grosor predeterminado para todo, desde placas base de ordenador hasta electrodomésticos.
Seguro que te preguntas por qué 1.6 mm. Este grosor ofrece un buen equilibrio entre resistencia y flexibilidad sin ser demasiado costoso. Los ingenieros saben que proporciona suficiente resistencia mecánica sin aumentar demasiado el volumen.
Opciones comunes de espesor de PCB
Así que, seguramente verás 1.6 mm con mayor frecuencia. Es el grosor más común. Pero, ten en cuenta que los fabricantes de PCB también tienen muchas otras opciones. Ofrecen estas opciones adicionales. Esto les ayuda a satisfacer necesidades de diseño específicas. Para dispositivos ultradelgados, podrías ver 0.4 mm. Esto es ideal para electrónica flexible. También se usa en dispositivos pequeños como smartphones. Luego está el grosor de 0.8 mm.
A menudo lo encontrarás en dispositivos pequeños. Piensa en relojes inteligentes. Algunos equipos médicos también lo usan. Si trabajas con tarjetas de crédito con chip, también se usa 1.0 mm en ciertos dispositivos electrónicos portátiles. Y muchos dispositivos de consumo diario usan 1.2 mm. Esto es especialmente importante cuando ahorrar espacio es crucial.
Por supuesto, 1.6 mm sigue siendo el estándar. Todos lo usan para la mayoría de los usos habituales. Pero ¿qué pasa si necesitas algo más resistente? ¿O quizás más rígido? Los fabricantes ofrecen 2.0 mm para un poco más de rigidez. Opta por 2.4 mm si necesitas mayor durabilidad. Y para trabajos muy pesados, usa tableros más gruesos. Hablamos de tableros como 3.2 mm. Estos son para cosas como fuentes de alimentación o grandes máquinas industriales que sufren mucho. Así que, como ves, hay una amplia gama. ¡Solo depende de las necesidades de tu proyecto!
En segundo lugar, es necesario comprender cómo el grosor se relaciona con usos específicos, como el grosor de las PCB necesarias para los automóviles, mientras que las PCB delgadas son necesarias para los teléfonos modernos.
Apilamiento de capas de PCB y su relación con el espesor
El grosor de una PCB se correlaciona con su número de capas y el diseño de apilamiento. Esto es evidente en el diseño de placas de circuito.
Las PCB básicas de 2 capas tienen un grosor de entre 1.0 mm y 1.6 mm. La configuración es impresionante: el núcleo es FR-4, con dos capas de cobre soldadas, y la serigrafía está en el exterior.
Seguimos viendo PCB de 1.6 mm de grosor para una pila de 4 capas, pero la estructura interna se vuelve más compleja. Hay varias capas de núcleo, capas de preimpregnado y capas de cobre.
Algunos usos pueden requerir un apilamiento de 2.0 mm. El apilamiento de seis capas se vuelve más complejo, por lo que la integridad de la señal es importante.
El mayor error es cuando los diseñadores eligen el número de capas sin considerar cómo afecta el grosor general. Si bien el número de capas y el grosor están relacionados, no es fácil determinarlo, ya que los fabricantes pueden ajustar el grosor de cada capa para que coincida con el grosor de la placa.
Consideraciones sobre el espesor en la fabricación de PCB
Fabricar PCB de diferentes grosores supone un reto. En placas delgadas (menos de 0.8 mm), la deformación durante la producción es un problema. Asegúrese de tener en cuenta las limitaciones de fabricación en su diseño.
El grosor de la PCB también se ve afectado por el tamaño del panel. La mayoría de los fabricantes utilizan tamaños de panel estándar, como 18 x 24 cm y 18 x 21 cm, por lo que el grosor debe ser constante.
En esencia, las placas más delgadas son más caras de fabricar porque son más complejas y más propensas a fallar. No te preocupes por este aumento de precio; suele compensarse con las ventajas de un tamaño más pequeño y un peso más ligero.
Requisitos de espesor específicos de la aplicación
Cada uso tiene diferentes necesidades, así que piensa en lo que usarás, no en cuál debería ser el espesor de tu PCB.
Electrónica de consumo
En electrónica de consumo, las placas tienen un grosor de entre 1.0 mm y 1.6 mm. Estos grosores son ideales para smartphones, tablets y sistemas de entretenimiento doméstico. Los fabricantes pueden lograr productos delgados y ligeros con placas de 1.0 mm. Las portátiles y consolas de videojuegos que requieren mayor resistencia pueden usar placas de 1.6 mm. Los ingenieros también saben que es excelente para equilibrar la distribución del calor, evitando el sobrecalentamiento en dispositivos compactos.
Automotriz
Para aplicaciones automotrices, se necesitan de 1.6 mm a 2.4 mm. Los automóviles someten los componentes electrónicos a condiciones extremas, desde vibraciones del motor hasta cambios bruscos de temperatura. Las placas más gruesas pueden soportar estas tensiones sin agrietarse. Los módulos de control del motor y los sistemas de seguridad necesitan protección adicional. Las opciones de 2.4 mm les brindan mayor protección. Además, las placas más gruesas proporcionan una mejor disipación del calor bajo el capó, lo que facilita la gestión de las altas corrientes que suelen requerirse en aplicaciones automotrices.
Aeroespacial
El sector aeroespacial podría utilizar espesores especiales según las necesidades de peso y fiabilidad. Las naves espaciales y las aeronaves requieren precisión, pero la fiabilidad no puede comprometerse. Piense en cómo los ingenieros aeroespaciales equilibran estas exigencias contrapuestas y obtendrá ideas sobre cómo lo hacen.
Las placas de algunos componentes satelitales podrían ser más delgadas para ahorrar dinero en el lanzamiento, pero las placas de los sistemas críticos para el vuelo deben ser más gruesas y más fiables. En esta industria, a menudo se requieren espesores personalizados con materiales especiales que resistan la radiación, las condiciones de vacío y las fluctuaciones de temperatura.
Dispositivos médicos
En dispositivos médicos, es posible que se necesiten placas ultrafinas para tecnología de implantes o placas estándar para equipos de monitorización. Es recomendable diseñar placas delgadas (de 0.4 a 0.8 mm) para dispositivos implantables, como marcapasos, para reducir las molestias y mejorar la biocompatibilidad. Tenga paciencia al diseñarlas, ya que requieren mucha precisión. En los hospitales, se utiliza una placa estándar de 1.6 mm para monitores médicos externos. Esto se debe a que los dispositivos internos deben miniaturizarse sin sacrificar la seguridad, mientras que los equipos externos deben soportar productos químicos de limpieza y gotas.
Capacitador de Alto Voltaje para la Industria: Rendimiento y Fiabilidad
Existen placas más gruesas (de 2.0 mm a 3.2 mm) para equipos industriales, ya que los pisos de las fábricas están expuestos a vibraciones, polvo y productos químicos. Estas placas gruesas resisten daños físicos y proporcionan estabilidad a componentes más pesados, como transistores de potencia y condensadores de gran tamaño.
Además, son lo suficientemente gruesos como para evitar deformaciones a altas temperaturas. Su diseño robusto implica menos fallos para los fabricantes de PCB, lo cual es fundamental para aplicaciones industriales donde el tiempo de inactividad cuesta miles por minuto.
Los clientes suelen tener buenas razones para exigir requisitos de grosor específicos según sus casos de uso, y por eso es importante. Quiere que su dispositivo funcione según lo previsto y cumpla con las limitaciones físicas.
Consideraciones térmicas y espesor de PCB
El grosor de las PCB también puede afectar la gestión térmica. Las placas más gruesas a veces disipan mejor el calor, lo cual es beneficioso para la electrónica de potencia. Las capas dieléctricas más delgadas podrían ser más adecuadas para usos de alta frecuencia.
Los dispositivos electrónicos modernos se calientan, y la gestión del calor es fundamental para su rendimiento y vida útil. Las empresas de PCBA suelen recomendar ciertos grosores de placa en función de los factores térmicos.
Si está diseñando circuitos de alta potencia, las pruebas térmicas pueden ayudarlo a determinar qué espesor de placa funciona mejor.
Consideraciones mecánicas y espesor de PCB
Las propiedades físicas se ven directamente afectadas por el grosor del tablero. Los tableros más gruesos son más rígidos y soportan mejor la tensión, mientras que los tableros más delgados son más flexibles, pero se rompen con mayor facilidad.
Es importante encontrar el equilibrio adecuado entre las necesidades físicas y las limitaciones de espacio. Al intentar introducir una PCB en una carcasa pequeña, es fundamental asegurarse de que no se agriete.
Al diseñar PCB flexibles y rígidos, la diferencia de espesor entre las secciones rígidas y flexibles es crucial. Las guías de tablas de espesores de PCB pueden ayudar a los ingenieros a gestionar esta transición.
Integridad de la señal y control de impedancia vs. espesor de PCB
Los problemas de integridad de la señal aumentan a medida que las PCB se vuelven más delgadas, especialmente en diseños de alta velocidad. Las PCB más delgadas no siempre ofrecen un mejor rendimiento eléctrico.
Una traza de impedancia controlada requiere un espesor dieléctrico preciso entre las capas de cobre. Esto es importante para mantener la calidad de la señal y evitar la diafonía.
Elija el grosor de la placa según las necesidades de rendimiento eléctrico y las limitaciones físicas. A veces, una placa ligeramente más gruesa puede soportar mejor las impedancias controladas y, al mismo tiempo, ajustarse a las dimensiones de la placa.
Pautas para seleccionar el espesor adecuado de PCB
Comience por algún lado verificando las necesidades específicas de su aplicación:
● Límites del espacio físico
● Estrés mecánico esperado
● Requisitos de calor
● Necesidades de rendimiento eléctrico
● Volumen y presupuesto de fabricación
En ingeniería, equilibrar estos factores requiere experiencia. Observe cómo el grosor afecta no solo a la placa en sí, sino también al montaje de los componentes, el diseño de la caja y la ubicación de los conectores.
Puede parecer que hay infinitas opciones, pero en realidad, optar por espesores estándar (especialmente 1.6 mm) suele ofrecer el mejor costo, rendimiento y facilidad de fabricación.
Si está tomando estas decisiones, no se limite a copiar las especificaciones de otro diseño sin comprender por qué se tomaron.
Conclusión
1.6 mm sigue siendo el grosor de PCB más popular en diversas industrias. Comprender la relación entre el grosor, el número de capas y las necesidades de la aplicación es clave para el éxito del diseño de PCB.
Elegir el grosor correcto al principio del proceso de diseño puede ahorrarle dinero posteriormente. Los fabricantes de PCB pueden ofrecerle consejos útiles para la selección del grosor.
