PCB multicapa de 6 capas
Con dos capas más que una placa de 4 capas se gana una verdadera densidad de rutado y dos capas de señal adicionales, a costa de tolerancias de alineamiento más estrictas y de una construcción claramente más exigente. Así se fabrica exactamente una placa de 6 capas, qué es realmente más difícil y qué clases IPC y tolerancias se aplican.
Cuatro capas de señal, dos planos dedicados
Una placa de 6 capas lleva típicamente cuatro capas de señal más dos capas de plano, a menudo dispuestas como Señal – Masa – Señal – Señal – Alimentación – Señal o un esquema similar que mantiene un plano de referencia adyacente a cada capa de señal. Con solo dos capas de plano disponibles, una interfaz señal-señal es normalmente inevitable: la solución consiste en conservar una sola, situarla en las dos capas más internas como aquí y rutar este par de forma ortogonal entre las dos capas (o tratarlo como un par fuertemente acoplado) en lugar de dejar que cada una se comporte como una capa single-ended independiente. Una segunda interfaz señal-señal en otro punto del stackup, o una situada en una capa exterior, es lo que realmente rompe la continuidad del camino de retorno y se cita constantemente como la peor elección de EMC a 6 capas.
Las dos capas adicionales respecto a una placa de 4 capas compran una verdadera densidad de rutado, sitio para varios raíles de alimentación aislados y capas de señal cada una adyacente al menos a un plano de referencia, a costa de una construcción realmente más exigente: más ciclos de exposición/ataque/AOI de las capas internas, una tolerancia de alineamiento más estricta acumulada en más interfaces y muchas más combinaciones de pares de capas que verificar eléctricamente.
- Infraestructura de telecomunicaciones y de red
- Controladores de automatización industrial
- Módulos de automoción cercanos a ADAS y Ethernet
- Sistemas embebidos y de señal mixta más densos
- Diseños con varios raíles de alimentación aislados
El proceso de fabricación y lo que es más difícil que a 4 capas
Una placa de 6 capas estándar, solo con vías pasantes, se construye igualmente a partir de varios cores y de prepreg prensados en un único ciclo de laminación: los ciclos de prensado separados y secuenciales de verdad están reservados a los diseños que requieren vías ciegas o enterradas. Lo que se vuelve realmente más difícil a 6 capas es el alineamiento de las capas, el volumen de inspección y la complejidad de la prueba eléctrica.
Exposición y ataque químico de las capas internas
Se aplica ahora a dos cores de doble cara (cuatro capas internas) en lugar de uno: el doble de trabajo de exposición y ataque de las capas internas que en una placa de 4 capas.
AOI de las capas internas
Cada capa interna se inspecciona ópticamente antes de apilar: con más capas hay más pasadas y más oportunidades de detectar un defecto antes de que se vuelva permanente.
Tratamiento de óxido
Cada core interno recibe un tratamiento de óxido negro/marrón para volver rugoso el cobre y lograr una unión fiable con el prepreg que lo rodea.
Stackup (lay-up)
Dos cores internos, hojas de prepreg y las láminas exteriores se apilan en el orden correcto. El alineamiento es aquí más crítico que a 4 capas: sencillamente hay más interfaces core/prepreg que deben alinearse todas.
Laminación
Todo el stackup de seis capas se cura con calor y presión en un único ciclo de prensado, uniendo cada capa en una placa sólida.
Taladrado
Un agujero pasante estándar atraviesa siempre las seis capas, salvo que se hayan especificado vías ciegas o enterradas, que se vuelven realmente más útiles a 6 capas porque permiten que una vía se detenga en una capa interna en lugar de taladrar capas no implicadas.
Desmear / etchback
Las rebabas de resina (smear) se limpian de cada pared de agujero: con más anillos de cobre de capas internas expuestos en cada barril, hay más interfaces que requieren cada una una conexión limpia.
Metalizado PTH
El cobreado químico y galvánico forma el barril que conecta las seis capas y requiere ahora un contacto fiable en seis anillos residuales en lugar de cuatro.
Exposición y ataque químico de las capas externas
El dibujo final del circuito exterior se expone y se ataca en las dos láminas de cobre exteriores.
Máscara de soldadura y serigrafía
Aplicadas y curadas en las dos caras exteriores, como estándar.
Acabado superficial
Aplicado sobre cada pad expuesto, para una soldadura fiable y sin oxidación.
Fresado de contorno
Las placas se recortan del panel de producción según su contorno final.
Prueba eléctrica
El número de combinaciones par-de-capas y par-de-redes que hay que verificar para el aislamiento crece rápidamente con el número de capas: este paso es claramente más pesado que en una placa de 4 capas, y los paneles más gruesos requieren utillaje adicional para evitar la deformación durante la prueba.
Verificación del alineamiento de las capas
La inspección por rayos X o en sección transversal importa todavía más aquí: el riesgo de desalineamiento acumulativo crece con cada interfaz de capa añadida, y un error de alineamiento reduce el área de contacto entre una vía y su pad de captura.
Control final
Una última pasada óptica sobre las capas exteriores, y después inspección dimensional y visual frente al plano y la clase IPC acordada.
Más cores, más equilibrio de cobre que gestionar
Un stackup de 6 capas se construye con dos cores de doble cara (que forman las cuatro capas internas) más prepreg y lámina de cobre exterior, combinados para alcanzar el espesor total previsto. El material High-Tg (170 °C+) es la elección por defecto más segura con este número de capas, no solo una mejora: el reflow sin plomo a 245–260 °C impone un verdadero esfuerzo térmico a través de un stackup más grueso y complejo, y el material de Tg estándar es más propenso a la delaminación bajo este esfuerzo.
El equilibrio del cobre importa más a 6 capas que a 4. Mantener la cobertura de cobre en torno al 10–15% entre capas adyacentes es la recomendación estándar: las placas con más de ~20% de desequilibrio entre capas adyacentes son claramente más propensas a deformarse durante la laminación, y con seis capas hay sencillamente más pares de capas adyacentes en los que este desequilibrio puede colarse. El cobre no funcional («thieving») en las zonas escasas es la solución estándar y económica.
Reglas de layout y DFM para placas de 6 capas
Las capas adicionales solo dan sus frutos si el stackup y la estrategia de vías se planifican deliberadamente.
Clases IPC y normas de calidad
Las placas de 6 capas se encuentran con la suficiente frecuencia en usos exigentes como para que la Clase 3 sea una especificación común, no excepcional.
| Clase IPC-6012 | Uso típico | Alineamiento de las capas |
|---|---|---|
| Clase 1 | Electrónica de consumo general | — |
| Clase 2 | Electrónica de servicio dedicado: el estándar común a 6 capas | ≈ ±75 µm (3 mil) |
| Clase 3 | Alta fiabilidad: telecomunicaciones, industrial, aeroespacial, a menudo especificada a 6 capas | ≈ ±50 µm (2 mil) |
La Clase 3 también endurece los requisitos de anillo anular mínimo y de espesor del metalizado y, si el diseño usa vías ciegas o enterradas, estas reciben sus propias reglas de relleno y de pad de captura específicas de la clase para evitar la retención de flux y la migración electroquímica. Como a 4 capas, laIPC-A-600 fija los criterios de aceptación visuales, laIPC-2221/2222 regula las reglas de diseño de fondo, y la sección transversal según la método 2.1.1 de IPC-TM-650 es la forma en que el alineamiento de las capas y la calidad del metalizado se verifican realmente en una placa terminada.
Nuestras especificaciones reales para placas de 6 capas
Todo lo anterior es práctica general del sector. Esto es lo que fabricamos realmente, en nuestras instalaciones, en Iași.
| Espesor de la placa | 0,51 – 2,4 mm |
| Espesor de cobre | 18 / 35 / 50 / 70 µm |
| Temperatura de transición vítrea (Tg) | 135 °C estándar, 150 °C o 170 °C bajo petición |
| Pista / separación mínima | 0,15 mm / 0,15 mm |
| Taladro mínimo | 0,3 mm (pad de 0,5 mm) |
| Panel máximo (4–6 capas) | 335 × 440 mm |
| Máscara de soldadura | Verde, blanco, negro, rojo, azul, amarillo |
| Acabado superficial | HASL-LF (sin plomo, conforme con RoHS) |
| Pruebas | Prueba eléctrica al 100% (cortocircuitos y circuitos abiertos, flying probe) e inspección AOI en cada placa |
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