¿Qué es un PCB Rígido?
Un PCB rígido se refiere a un tipo de circuito impreso en el cual los trazos conductores se ubican únicamente en la superficie o en el interior de un material aislante.
Este componente esencial sirve como base para ensamblar elementos electrónicos, formando así circuitos electrónicos completos. Las placas de circuito impreso incluyen tanto PCB rígidos, los cuales emplean materiales sólidos e inflexibles, como PCB flexibles, los cuales se construyen con materiales delgados y flexibles.
Dentro de los PCB rígidos existen varias categorías, tales como los de una sola cara con trazos conductores en un solo lado, los de doble cara con trazos en ambos lados, las placas multicapa con varios sustratos apilados, y los sustratos de acumulación que permiten un diseño de cableado de alta densidad.
Usos de los PCB Rígidos
Los PCB rígidos están fabricados con materiales rígidos, por lo que son resistentes. También tienen excelentes características eléctricas y, si se utilizan placas de doble cara o multicapa, es posible integrar y montar un gran número de componentes en una superficie de montaje reducida.
Estas características se utilizan en una amplia gama de campos de equipos electrónicos y productos electrónicos, como equipos médicos, automóviles, aviones, barcos, equipos industriales, ordenadores personales, electrónica de consumo, equipos ofimáticos, equipos informáticos, tarjetas IC, cámaras digitales y placas base.
Principios de los PCB Rígidos
Un PCB rígido es un circuito impreso compuesto por un sustrato (tela de vidrio o papel) impregnado de resina (epoxi, fenol, teflón, BT), etc. y un preimpregnado acabado hasta un estado semicurado, al que se lamina una lámina de cobre mediante una prensa a alta temperatura y presión. Las placas de circuitos impresos se fabrican a partir de laminados revestidos de cobre (CCL: Copper Clad Laminate), en los que el patrón del circuito se forma utilizando una lámina de cobre y tinta para proteger la superficie de la placa (tinta resistente a la soldadura).
Tipos de Sustratos Rígidos
1. Clasificación por Especificaciones
Placa multicapa con agujeros pasantes
Se trata de un sustrato rígido que responde al problema de tener un gran número de componentes a montar y una superficie insuficiente en el propio sustrato mediante la adición de múltiples capas. Se compone de capas aislantes y conductoras superpuestas, y las conexiones de los conductores se realizan mediante orificios pasantes perforados a través de las capas.
A medida que aumenta el número de componentes que se pueden montar, se consigue una alta densidad y se utilizan en equipos electrónicos multifuncionales.
Placa de acumulación
Se trata de placas multicapa formadas por una capa aislante y una capa conductora. La diferencia es que los agujeros pasantes no se taladran, sino que se hacen con láser. Los agujeros taladrados tienen limitaciones de tamaño y resulta difícil reducir su diámetro.
Además, como los agujeros se taladran de manera uniforme, no hay mucha flexibilidad en la configuración del cableado. Este sustrato resuelve este problema utilizando un láser para penetrar sólo en los puntos clave.
Placas multicapa IVH
Se trata de una placa multicapa con vías que conectan las capas además de agujeros pasantes. Tiene vías ciegas que conectan las capas interior y exterior y vías que conectan las capas interiores entre sí.
2. Clasificación por Materiales
Entre los tipos de placas de circuito impreso se incluyen los sustratos de papel fenólico, papel epoxi, vidrio compuesto, vidrio epoxi, silicona y BT, en función del material base y la resina que componen el laminado revestido de cobre. Los PCB rígido también incluyen los sustratos con base metálica y los sustratos cerámicos, que están compuestos únicamente de aluminio y cerámica sin resina.
La resistencia a la llama y al calor de los circuitos impresos se suele clasificar según la norma de grado FR (retardante de llama) establecida por la NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos, EE.UU.).
Sustratos de papel fenólico
Los sustratos fenólicos de papel son los más antiguos en uso y se fabrican impregnando papel con una resina fenólica termoendurecible llamada baquelita. Es barato, pero sus desventajas son la baja resistencia al calor de soldadura y la retardancia a la llama, así como su susceptibilidad a la absorción de agua, lo que dificulta el chapado.
Se clasifica según sus propiedades de aislamiento en FR-1, que tiene bajas propiedades de aislamiento, y FR-2, que tiene altas propiedades de aislamiento. Cuando se utiliza el procesamiento de agujeros pasantes, se puede verter pasta de plata en los agujeros pasantes para proporcionar continuidad entre las caras frontal y posterior.
Sustratos de papel epoxi
Los sustratos epoxídicos de papel se fabrican impregnando papel con resina epoxídica termoendurecible y se clasifican como FR-3. En comparación con los sustratos de papel fenólico, es menos propenso a la absorción de agua y tiene una resistencia al calor de soldadura y unas propiedades eléctricas superiores.
Sustrato epoxi de vidrio
Los sustratos de vidrio epoxi, el tipo de placa de circuito impreso más utilizado, se fabrican impregnando resina epoxi en tela de vidrio hecha de fibras de vidrio tejidas para mejorar la resistencia a las llamas.
El tipo resistente al calor general se clasifica como FR-4 y el tipo de alta resistencia al calor como FR-5. Tiene una alta resistencia química y se puede utilizar el procesamiento de agujeros pasantes para formar circuitos en las caras frontal y posterior.
Sustratos compuestos de vidrio
Los sustratos compuestos de vidrio se fabrican a partir de una combinación de tela no tejida de fibra de vidrio prensada y tela de vidrio impregnada de epoxi; quedan fuera de la clasificación de grado FR y suelen utilizarse como alternativa más barata a los sustratos de epoxi de vidrio.
Sustratos de base metálica
Los sustratos de base metálica están fabricados con un metal base de alta conductividad térmica, como el cobre o el aluminio, recubierto de resina epoxi, etc., y laminado. A continuación con una lámina de cobre mediante prensado, con el fin de disipar el calor en el sustrato. Cuanto más grueso sea el metal de base, mejor será la disipación del calor, pero más caro.
Sustratos cerámicos
Los sustratos cerámicos, al igual que los metálicos, están diseñados para disipar el calor. Como base se utiliza sílice o nitruro de silicio. En comparación con los sustratos metálicos, tienen un coeficiente de dilatación térmica superior.