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Cuando los ingenieros eval\u00faan el rendimiento de una PCB, la conversaci\u00f3n suele centrarse en la densidad de ruteo, el control de impedancia, el dise\u00f1o de la pila, la mitigaci\u00f3n de EMI y la gesti\u00f3n t\u00e9rmica. El material del sustrato, por el contrario, a menudo se trata como una opci\u00f3n predeterminada en lugar de una variable de ingenier\u00eda activa.<\/p>

Esa suposici\u00f3n funciona para muchas placas comunes. Se descompone mucho m\u00e1s r\u00e1pido en dise\u00f1os digitales de alta velocidad, circuitos de RF, electr\u00f3nica de potencia, sistemas de control automotriz y hardware aeroespacial. En esas aplicaciones, el sustrato no solo est\u00e1 soportando cobre. Afecta directamente la p\u00e9rdida de inserci\u00f3n, la integridad de la se\u00f1al, la confiabilidad de los v\u00edas, el rendimiento del ciclo t\u00e9rmico, la sensibilidad a la humedad y la estabilidad dimensional a largo plazo.<\/p>

Por eso la selecci\u00f3n del sustrato debe basarse en propiedades medibles del material, no en etiquetas generales como \u201cbaja p\u00e9rdida\u201d o \u201cresistente a altas temperaturas\u201d. La verdadera conversaci\u00f3n de ingenier\u00eda comienza con n\u00fameros: constante diel\u00e9ctrica, factor de disipaci\u00f3n, temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea, temperatura de descomposici\u00f3n, coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica, conductividad t\u00e9rmica y absorci\u00f3n de humedad.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\u00bfQu\u00e9 es un material sustrato de PCB?<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Una$ \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La forma m\u00e1s f\u00e1cil de entender un sustrato de PCB es pensar en \u00e9l como la base de la placa. Es la base s\u00f3lida y aislante debajo del circuito de cobre, la parte que le da cuerpo a la PCB y evita que las capas conductoras se toquen entre s\u00ed.<\/p>
Si cortas una PCB y observas su estructura, el sustrato es el material no met\u00e1lico principal dentro de la placa. En una PCB r\u00edgida est\u00e1ndar, ese material suele ser un laminado epoxi reforzado con vidrio, como el FR-4. En otros tipos de placas, puede ser PTFE, poliimida, cer\u00e1mica o una capa diel\u00e9ctrica unida a un n\u00facleo met\u00e1lico.<\/p>
Entonces, cuando la gente habla de materiales de sustrato de PCB, no se refieren a la l\u00e1mina de cobre, la m\u00e1scara antisoldante o el acabado superficial. Se refieren al material aislante principal sobre el cual se construye el circuito.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Explicaci\u00f3n de los par\u00e1metros clave para los materiales sustrato<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Constante Diel\u00e9ctrica (Dk):<\/strong><\/li><\/ul>
Afecta la velocidad de propagaci\u00f3n de la se\u00f1al y la impedancia. Un Dk m\u00e1s bajo generalmente permite una transmisi\u00f3n de se\u00f1al m\u00e1s r\u00e1pida, mientras que un control m\u00e1s estricto del Dk ayuda a mantener una impedancia predecible en pistas controladas, pares diferenciales y estructuras de RF.<\/p>
Factor de Disipaci\u00f3n (Df)<\/strong><\/li><\/ul>
Refleja cu\u00e1nta energ\u00eda el\u00e9ctrica se pierde como calor dentro del diel\u00e9ctrico. Esto se vuelve m\u00e1s importante a medida que aumentan la frecuencia y la velocidad de datos. Un Df m\u00e1s alto significa una mayor p\u00e9rdida diel\u00e9ctrica, lo que se manifiesta como un aumento en la p\u00e9rdida de inserci\u00f3n y una reducci\u00f3n en el margen de integridad de la se\u00f1al.<\/p>
Temperatura de Transici\u00f3n V\u00edtrea (Tg):<\/strong><\/li><\/ul>
Marca el rango de temperatura donde el sistema de resina comienza a ablandarse y el comportamiento mec\u00e1nico cambia. Por debajo de Tg, el material se mantiene relativamente estable. Por encima de Tg, la expansi\u00f3n aumenta m\u00e1s r\u00e1pido y la estabilidad dimensional empeora.<\/p>
Temperatura de descomposici\u00f3n (Td):<\/strong><\/li><\/ul>
El l\u00edmite superior de supervivencia t\u00e9rmica es el punto en el que el material comienza a descomponerse qu\u00edmicamente. Esto es importante en la fabricaci\u00f3n multicapa, el ensamblaje sin plomo y cualquier proceso que someta al laminado a un estr\u00e9s t\u00e9rmico elevado.<\/p>
Coeficiente de Expansi\u00f3n T\u00e9rmica (CET)<\/strong><\/li><\/ul>
Importa porque la expansi\u00f3n excesiva del eje Z ejerce tensi\u00f3n sobre los agujeros pasantes metalizados, las v\u00edas y las estructuras internas de cobre. En trabajos de confiabilidad, aqu\u00ed es donde los materiales aparentemente aceptables comienzan a fallar.<\/p>
Conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/li><\/ul>
Se vuelve cr\u00edtico cuando la placa tiene fuentes de calor concentradas. Los materiales de sustrato est\u00e1ndar conducen el calor mal en comparaci\u00f3n con los sistemas de n\u00facleo met\u00e1lico o cer\u00e1micos.<\/p>
Absorci\u00f3n de Humedad:<\/strong><\/li><\/ul>
Afecta la resistencia de aislamiento, el comportamiento diel\u00e9ctrico, la estabilidad dimensional y la fiabilidad del ensamblaje. Generalmente, se prefiere una menor absorci\u00f3n de humedad en entornos de alta frecuencia y alta fiabilidad, ya que ayuda a mantener el comportamiento el\u00e9ctrico m\u00e1s estable.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Tipos principales de materiales de sustrato de PCB<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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FR-4<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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FR-4<\/a> sigue siendo el sustrato de PCB m\u00e1s utilizado en la electr\u00f3nica comercial. Es un laminado de epoxi reforzado con vidrio tejido que ofrece un equilibrio pr\u00e1ctico de aislamiento el\u00e9ctrico, resistencia mec\u00e1nica, fabricabilidad y costo.<\/p>
En t\u00e9rminos el\u00e9ctricos, FR-4 es un material diel\u00e9ctrico de prop\u00f3sito general, t\u00edpicamente con una constante diel\u00e9ctrica en el rango de 4.2 a 4.8 a 1 GHz. Su factor de disipaci\u00f3n suele estar entre 0.015 y 0.025 a la misma frecuencia, lo cual es aceptable para muchos dise\u00f1os digitales convencionales. Sin embargo, a medida que las frecuencias se mueven al rango de varios gigahercios, la p\u00e9rdida diel\u00e9ctrica del FR-4 se vuelve m\u00e1s significativa, aumentando la p\u00e9rdida de inserci\u00f3n en trazas m\u00e1s largas, backplanes y otras interconexiones sensibles a la p\u00e9rdida.<\/p>
El FR-4 est\u00e1ndar t\u00edpicamente tiene una temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea (Tg) de aproximadamente 130\u00b0C a 140\u00b0C. Una vez que el material supera la Tg, el sistema de resina comienza a ablandarse y la expansi\u00f3n en el eje Z aumenta dr\u00e1sticamente. Por debajo de la Tg, el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica (CTE) en el eje Z suele ser de entre 50 y 70 ppm\/\u00b0C; por encima de la Tg, puede superar los 200 ppm\/\u00b0C.<\/p>
El FR-4 tambi\u00e9n presenta una conductividad t\u00e9rmica relativamente baja, que suele oscilar entre 0,25 y 0,30 W\/m\u00b7K, por lo que no resulta adecuado para dise\u00f1os que requieran una disipaci\u00f3n eficaz del calor a trav\u00e9s del material base. La absorci\u00f3n de humedad es otro factor a tener en cuenta. Dependiendo de la formulaci\u00f3n, el FR-4 puede absorber entre 0,101 y 0,201 g\/cm\u00b3 de humedad, lo que puede afectar a la resistencia de aislamiento y alterar ligeramente el comportamiento diel\u00e9ctrico en entornos de funcionamiento h\u00famedos.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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FR-4 de Tg alta<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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El FR-4 de alta Tg est\u00e1 dise\u00f1ado principalmente para una mayor fiabilidad t\u00e9rmica en lugar de un rendimiento el\u00e9ctrico dr\u00e1sticamente diferente. En muchos casos, su constante diel\u00e9ctrica y factor de disipaci\u00f3n siguen siendo muy similares a los del FR-4 est\u00e1ndar, con valores t\u00edpicos de constante diel\u00e9ctrica alrededor de 4.1 a 4.6 a 1 GHz y valores de factor de disipaci\u00f3n alrededor de 0.014 a 0.020.<\/p>
La principal diferencia radica en el comportamiento t\u00e9rmico. El FR-4 de Tg alta t\u00edpicamente tiene una temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea en el rango de 170 \u00b0C a 180 \u00b0C, en comparaci\u00f3n con aproximadamente 130 \u00b0C para el FR-4 est\u00e1ndar. Su temperatura de descomposici\u00f3n tambi\u00e9n es m\u00e1s alta, a menudo superando los 330 \u00b0C. Debido a que el inicio de la expansi\u00f3n r\u00e1pida en el eje Z ocurre a una temperatura m\u00e1s alta, el material permanece dimensionalmente estable a trav\u00e9s de una mayor parte del perfil de reflujo y ciclaje t\u00e9rmico.<\/p>
Esa estabilidad mejorada ayuda a reducir el estr\u00e9s mec\u00e1nico en vias metalizadas y estructuras de cobre internas durante el ensamblaje sin plomo y el ciclo t\u00e9rmico repetido. Muchas calidades de FR-4 de Tg alta tambi\u00e9n ofrecen una absorci\u00f3n de humedad relativamente baja, lo que respalda a\u00fan m\u00e1s la fiabilidad en entornos operativos exigentes.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Serie CEM<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Los materiales CEM, especialmente CEM-1 y CEM-3, son laminados compuestos a base de epoxi utilizados en aplicaciones sensibles al costo donde los requisitos de rendimiento son m\u00e1s modestos. De los dos, el CEM-3 es m\u00e1s relevante para las placas de doble cara modernas porque ofrece caracter\u00edsticas muy similares al FR-4 y al mismo tiempo sirve a productos de menor costo.<\/p>
Un CEM-3 representativo presenta una permitividad de aproximadamente 5,1 a 1 MHz, un factor de disipaci\u00f3n de alrededor de 0,020, una absorci\u00f3n de humedad de aproximadamente 0,091 % en peso, una temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea (Tg) de unos 135 \u00b0C y una temperatura de descomposici\u00f3n (Td) de unos 310 \u00b0C. Esas cifras lo hacen apto para la electr\u00f3nica general, pero tambi\u00e9n dejan claras sus limitaciones. No est\u00e1 dise\u00f1ado para aplicaciones de alta frecuencia, baja p\u00e9rdida o con exigencias t\u00e9rmicas elevadas.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Serie Rogers<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Los laminados Rogers se utilizan ampliamente en dise\u00f1os de RF, microondas y otras frecuencias altas donde la p\u00e9rdida diel\u00e9ctrica de los materiales est\u00e1ndar y un comportamiento el\u00e9ctrico menos riguroso ya no son aceptables.<\/p>
Por ejemplo, el RT\/duroid 5880 se suele citar para aplicaciones de microondas de baja p\u00e9rdida. Seg\u00fan los datos, tiene una constante diel\u00e9ctrica de aproximadamente 2,20 a 10 GHz, un factor de disipaci\u00f3n de aproximadamente 0,0009 a 10 GHz, una absorci\u00f3n de humedad de aproximadamente 0,021 % y una conductividad t\u00e9rmica de alrededor de 0,20 W\/m\u00b7K.<\/p>
La contrapartida es el costo y, en algunos sistemas basados en PTFE, a\u00fan se requiere m\u00e1s atenci\u00f3n en la fabricaci\u00f3n. Los materiales Rogers se eligen cuando la previsibilidad el\u00e9ctrica y la baja p\u00e9rdida justifican el gasto adicional.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Poliimida<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La poliimida es un material de sustrato de alto rendimiento utilizado en circuitos flexibles, construcciones r\u00edgido-flexibles y ciertas aplicaciones de PCB r\u00edgidas que requieren una fuerte durabilidad t\u00e9rmica y confiabilidad a largo plazo.<\/p>
El\u00e9ctricamente, la poliimida t\u00edpicamente tiene una constante diel\u00e9ctrica en el rango de aproximadamente 3.2 a 3.6 a 1 GHz, con un factor de disipaci\u00f3n de entre 0.008 y 0.015, dependiendo de la formulaci\u00f3n espec\u00edfica. Sus propiedades t\u00e9rmicas son una de sus principales ventajas: las temperaturas de transici\u00f3n v\u00edtrea pueden superar los 250\u00b0C, y las temperaturas de descomposici\u00f3n pueden superar los 400\u00b0C.<\/p>
La poliimida tambi\u00e9n ofrece un coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica relativamente bajo en el eje Z, a menudo entre 40 y 55 ppm\/\u00b0C. Esto ayuda a mejorar la estabilidad dimensional bajo estr\u00e9s t\u00e9rmico y puede contribuir a una mayor fiabilidad en estructuras expuestas a ciclos de temperatura repetidos.<\/p>
La absorci\u00f3n de humedad es un factor importante a tener en cuenta. Los materiales de poliimida pueden absorber entre 0,201 % y 0,401 % de humedad, por lo que es importante controlar las condiciones de almacenamiento; adem\u00e1s, a menudo se recomienda someterlos a un proceso de precocci\u00f3n antes del montaje cuando la exposici\u00f3n a la humedad ha sido significativa.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Metal-Core<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Las placas de n\u00facleo met\u00e1lico, que en su mayor\u00eda son de construcci\u00f3n con n\u00facleo de aluminio y a veces con n\u00facleo de cobre, se utilizan cuando la gesti\u00f3n t\u00e9rmica es m\u00e1s importante que el rendimiento el\u00e9ctrico de alta velocidad. En estas estructuras, la capa de circuito de cobre se une a una base met\u00e1lica a trav\u00e9s de una fina capa diel\u00e9ctrica, lo que permite que el calor se transfiera de manera m\u00e1s eficiente a la base met\u00e1lica de lo que lo har\u00eda a trav\u00e9s de un apilamiento convencional.<\/p>
Las propiedades el\u00e9ctricas y t\u00e9rmicas reales de una placa de circuito impreso con n\u00facleo met\u00e1lico dependen en gran medida de la capa diel\u00e9ctrica, m\u00e1s que de la placa met\u00e1lica por s\u00ed sola. En un ejemplo publicado de Thermal Clad, el sistema diel\u00e9ctrico se describe con una conductividad t\u00e9rmica del producto de 4,1 W\/m\u00b7K, una conductividad t\u00e9rmica diel\u00e9ctrica de 2,2 W\/m\u00b7K, una constante diel\u00e9ctrica de 7, una Tg de 150 \u00b0C y una temperatura de descomposici\u00f3n de hasta 420 \u00b0C con una p\u00e9rdida de peso del 51 % (5%). La misma ficha t\u00e9cnica destaca su baja impedancia t\u00e9rmica y su uso en sustratos con base de aluminio o cobre.<\/p>
Por esta raz\u00f3n, las placas de circuito impreso (PCB) de n\u00facleo met\u00e1lico se eligen t\u00edpicamente para iluminaci\u00f3n LED, conversi\u00f3n de energ\u00eda, rel\u00e9s de estado s\u00f3lido, iluminaci\u00f3n automotriz y otros productos de alta densidad de potencia donde la r\u00e1pida disipaci\u00f3n del calor es un requisito principal de dise\u00f1o.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Cer\u00e1mica<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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En trabajos de encapsulado electr\u00f3nico y de PCB, los sistemas cer\u00e1micos m\u00e1s comunes incluyen la al\u00famina (Al2O3) y el nitruro de aluminio (AlN), ofreciendo la al\u00famina generalmente un equilibrio m\u00e1s econ\u00f3mico y seleccion\u00e1ndose el AlN cuando los requisitos de disipaci\u00f3n de calor son significativamente mayores.<\/p>
Los datos de material publicados por Kyocera muestran sustratos de al\u00famina con una constante diel\u00e9ctrica de alrededor de 9.9 a 1 MHz y una conductividad t\u00e9rmica com\u00fanmente en el rango de aproximadamente 29 a 34 W\/m\u00b7K, dependiendo del grado. El nitruro de aluminio, en comparaci\u00f3n, muestra una conductividad t\u00e9rmica de alrededor de 150 W\/m\u00b7K en un conjunto de grados, una constante diel\u00e9ctrica de alrededor de 8.5 a 8.6 a 1 MHz y cero absorci\u00f3n de agua en la tabla de materiales de referencia. Kyocera tambi\u00e9n publica un sustrato de al\u00famina de alta reflectividad para aplicaciones de LED con una conductividad t\u00e9rmica de 19 W\/m\u00b7K.<\/p>
Debido a estas caracter\u00edsticas, los sustratos cer\u00e1micos se utilizan ampliamente en m\u00f3dulos de potencia, encapsulados de LED, circuitos de potencia de RF, encapsulado de semiconductores, electr\u00f3nica automotriz y otros sistemas donde los laminados org\u00e1nicos est\u00e1ndar no pueden proporcionar suficiente estabilidad t\u00e9rmica o dimensional.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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T\u00e9cnicas de Selecci\u00f3n de Materiales Sustrato Basadas en las Caracter\u00edsticas del Proyecto<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Criterios de Rendimiento El\u00e9ctrico<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Los materiales laminados est\u00e1ndar cumplen suficientemente los requisitos de rendimiento el\u00e9ctrico para aplicaciones por debajo de 1 GHz con una tolerancia de impedancia superior a 10%. Para dise\u00f1os que operan entre 1 y 5 GHz con una tolerancia de impedancia de 5-10%, se deben seleccionar materiales laminados con una Dk muy precisa (Dk \u00b1 0,1) o epoxis ligeramente modificados. Si la frecuencia del dise\u00f1o supera los 5 GHz y el grado de control de la impedancia debe ser inferior a 5%, se debe seleccionar un laminado de alta frecuencia (PTFE o cer\u00e1micas de hidrocarburos) con una tolerancia de Dk de \u00b10,05 y un Df <0,005.<\/p>
El presupuesto de p\u00e9rdida por inserci\u00f3n determina la Df requerida para la selecci\u00f3n del sustrato. A 10 GHz, por cada aumento de 0.005 en Df, hay un aumento aproximado de 0.1 dB\/pulgada en la p\u00e9rdida. La Df se convierte en un par\u00e1metro de especificaci\u00f3n cr\u00edtico para l\u00edneas de transmisi\u00f3n de m\u00e1s de 6 pulgadas de longitud. Los dise\u00f1adores necesitan calcular el presupuesto total de p\u00e9rdida por inserci\u00f3n (incluyendo p\u00e9rdidas de conectores, p\u00e9rdidas de transici\u00f3n de v\u00edas y p\u00e9rdidas de trazas) para determinar la Df m\u00e1xima admisible.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Requisitos de Gesti\u00f3n T\u00e9rmica<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Los c\u00e1lculos de la resistencia t\u00e9rmica de la uni\u00f3n a la temperatura ambiente ayudan a determinar los requisitos de conductividad t\u00e9rmica del material del sustrato. La transferencia de calor m\u00e1xima de un material epoxi FR-4 est\u00e1ndar (0,25-0,3 W\/m\u00b7K) es inferior a 2 vatios por pulgada cuadrada con refrigeraci\u00f3n pasiva. Si el rendimiento t\u00e9rmico es superior a este, se necesitan sistemas de gesti\u00f3n t\u00e9rmica. Se pueden utilizar sustratos con n\u00facleo met\u00e1lico (diel\u00e9ctrico de 1-3 W\/m\u00b7K; n\u00facleo de 205-385 W\/m\u00b7K) para 5-15 vatios por pulgada cuadrada, y sustratos cer\u00e1micos (24-200 W\/m\u00b7K) se utilizan para densidades de potencia de 20+ vatios por pulgada cuadrada.<\/p>
La temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea (Tg) debe ser al menos 25\u00b0C superior a la temperatura m\u00e1xima de funcionamiento para los materiales FR-4 est\u00e1ndar y 40\u00b0C superior para los materiales FR-4 de Tg alta. Los materiales FR-4 de Tg alta o de poliimida tambi\u00e9n deben utilizarse si el funcionamiento continuo supera los 105\u00b0C.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Factores de estr\u00e9s ambiental<\/h3> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Los factores de estr\u00e9s ambiental afectan a la fiabilidad a largo plazo de los materiales sometidos a altos niveles de humedad. Por ejemplo, el FR-4 tiene una absorci\u00f3n de humedad de 0,10-0,121 % en peso, lo que provoca una reducci\u00f3n de la constante diel\u00e9ctrica de 0,1 a 0,2, as\u00ed como un aumento del factor de disipaci\u00f3n de 0,002 a 0,005 tras la saturaci\u00f3n de la absorci\u00f3n. Los materiales de alta frecuencia tienen especificaciones de absorci\u00f3n de humedad m\u00e1s bajas (0,04-0,061 TP3T) para mantener la estabilidad del rendimiento el\u00e9ctrico. Para aplicaciones cr\u00edticas en entornos tropicales o marinos, se deben utilizar sustratos resistentes a la humedad y recubrimientos conformados para una mayor protecci\u00f3n.<\/p>
La falta de coincidencia del CTE en el eje Z crea problemas cr\u00edticos de confiabilidad en el ciclado t\u00e9rmico con orificios pasantes metalizados. Debido al FR-4 est\u00e1ndar (50-70 ppm\/\u00b0C), una mayor falta de coincidencia del CTE con el cobre (17 ppm\/\u00b0C) genera una tensi\u00f3n significativa en el ciclado t\u00e9rmico de -40\u00b0C a +125\u00b0C para un funcionamiento confiable. Los DISE\u00d1OS CON ALTA CANTIDAD DE CAPAS (\u226510 capas) deben usar FR-4 de alta Tg (45-55 ppm\/\u00b0C) o poliimida (30-40 ppm\/\u00b0C) para cumplir con los requisitos de confiabilidad de IPC-9701, que exige m\u00e1s de 1000 ciclos t\u00e9rmicos.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Consideraciones finales<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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El sustrato de la PCB no es simplemente una capa de soporte mec\u00e1nico, tambi\u00e9n es un componente importante de la ruta de la se\u00f1al, del sistema t\u00e9rmico y de la estructura mec\u00e1nica. Para ser dise\u00f1adas profesionalmente, las PCB deben usar materiales seleccionados seg\u00fan criterios espec\u00edficos. Los ingenieros evaluar\u00e1n cuantitativamente el rendimiento diel\u00e9ctrico, las propiedades t\u00e9rmicas, el coeficiente de expansi\u00f3n y la resistencia ambiental.<\/p>
Cuando los sustratos se seleccionan bas\u00e1ndose en su compatibilidad con los criterios de dise\u00f1o del sistema, mejorar\u00e1 la fiabilidad, aumentar\u00e1n los m\u00e1rgenes de integridad de la se\u00f1al y el rendimiento a largo plazo podr\u00e1 estabilizarse.<\/p>
En PCBCool<\/a>, ayudamos a los clientes a evaluar opciones de sustrato bas\u00e1ndonos en las necesidades reales del proyecto, incluyendo el rendimiento de la se\u00f1al, la disipaci\u00f3n de calor, los objetivos de fiabilidad y la fabricabilidad. Ya sea que necesite orientaci\u00f3n de dise\u00f1o en la etapa de selecci\u00f3n de materiales o soporte de fabricaci\u00f3n completo para materiales de PCB est\u00e1ndar y avanzados, nuestro equipo puede ayudar a convertir los requisitos de dise\u00f1o en soluciones de producci\u00f3n pr\u00e1cticas.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Preguntas frecuentes (PF)<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfSon los sustratos de PCB y los laminados de PCB lo mismo?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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En muchos casos, pueden entenderse como conceptos estrechamente relacionados. Estrictamente hablando, sin embargo, un sustrato pone m\u00e1s \u00e9nfasis en el material aislante central que soporta el circuito, mientras que un laminado tambi\u00e9n puede referirse a la estructura revestida de cobre, la construcci\u00f3n de la placa o el material laminado suministrado comercialmente.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfEs el FR-4 un material universal?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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R: No. El FR-4 se utiliza tan ampliamente porque ofrece un buen equilibrio entre coste, resistencia mec\u00e1nica y fabricabilidad. Pero una vez que un dise\u00f1o pasa a aplicaciones de alta frecuencia, alta velocidad, alta temperatura o entornos extremos, el FR-4 a menudo solo es aceptable, no necesariamente \u00f3ptimo.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tQ3: \u00bfRogers es siempre mejor que el FR-4?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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A: No necesariamente. Estos materiales est\u00e1n destinados a diferentes tipos de aplicaciones, por lo que no se pueden comparar de una manera sencilla y generalizada. Por ejemplo, en dise\u00f1os de alta frecuencia, Rogers es claramente mejor que el FR-4. Pero si tu proyecto no requiere un rendimiento de alta frecuencia, Rogers puede simplemente convertirse en una carga de costos innecesaria.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfCu\u00e1l es la relaci\u00f3n entre el PTFE y Rogers?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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R: El PTFE es una categor\u00eda de sistemas de materiales, mientras que Rogers es una de las marcas de materiales y familias de productos m\u00e1s conocidas en este campo. No todos los materiales Rogers son PTFE puro, y no todos los materiales de PCB de alta frecuencia son Rogers.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfUna constante diel\u00e9ctrica (Dk) m\u00e1s baja es siempre mejor?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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A: No siempre. Un Dk m\u00e1s bajo generalmente ayuda a aumentar la velocidad de propagaci\u00f3n de la se\u00f1al, pero si es realmente \u201cmejor\u201d depende del objetivo del dise\u00f1o. En muchos casos, lo que importa m\u00e1s que el valor absoluto del Dk es la consistencia del Dk, la estabilidad en frecuencia y el control de un lote de fabricaci\u00f3n a otro.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfUna Tg m\u00e1s alta siempre significa una mejor resistencia a altas temperaturas?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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A: No del todo. Tg indica el rango de temperatura en el que el comportamiento mec\u00e1nico del material comienza a cambiar significativamente. No es la temperatura a la que el material se \u201cdesintegra\u201d. Es por eso que Tg debe evaluarse junto con Td, la temperatura de operaci\u00f3n a largo plazo, las condiciones de ciclado t\u00e9rmico y el proceso de ensamblaje espec\u00edfico.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Debido a que el cobre en los v\u00edas chapados y el sustrato circundante no se expanden a la misma velocidad durante el calentamiento y enfriamiento. Si la expansi\u00f3n en el eje Z es demasiado alta, la pared del v\u00eda se somete a un estr\u00e9s repetido durante los ciclos t\u00e9rmicos. Con el tiempo, eso puede provocar fatiga del cobre, grietas o fallos de interconexi\u00f3n.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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R: No. Muchos productos a\u00fan pueden utilizar materiales FR-4 modificados o materiales de alto Tg, siempre que se combinen con una estrategia de protecci\u00f3n m\u00e1s apropiada. Esto puede incluir la elecci\u00f3n de materiales de baja absorci\u00f3n de humedad, la mejora de la protecci\u00f3n de la superficie, la optimizaci\u00f3n del dise\u00f1o de sellado y la adici\u00f3n de un recubrimiento conformador cuando sea necesario, en lugar de optar inmediatamente por la opci\u00f3n m\u00e1s cara.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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En general, no. El principal valor de una placa de circuito impreso (PCB) de n\u00facleo met\u00e1lico es la disipaci\u00f3n de calor, no la integridad de la se\u00f1al de alta velocidad. Por esa raz\u00f3n, se adapta mejor a aplicaciones con alta densidad t\u00e9rmica, como productos LED, m\u00f3dulos de potencia y sistemas de conversi\u00f3n de potencia.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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Las razones principales son el mayor costo de las materias primas y la mayor dificultad de procesamiento.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\u00bfQ11: Al seleccionar un material, \u00bfdeber\u00eda centrarse primero en los par\u00e1metros el\u00e9ctricos o t\u00e9rmicos?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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A: Depende del desaf\u00edo principal del producto. Para comunicaciones de alta velocidad, dise\u00f1o de RF y ondas milim\u00e9tricas, tiene m\u00e1s sentido evaluar primero la Dk, la Df y la estabilidad de frecuencia. Para LED, fuentes de alimentaci\u00f3n, controladores y m\u00f3dulos de potencia, la conductividad t\u00e9rmica y el rendimiento del ciclo t\u00e9rmico suelen ser m\u00e1s importantes.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tP12: \u00bfPor qu\u00e9 el equipo de dise\u00f1o y el equipo de fabricaci\u00f3n deber\u00edan comunicarse temprano durante la selecci\u00f3n de materiales?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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A: Porque la selecci\u00f3n de materiales afecta mucho m\u00e1s que el rendimiento el\u00e9ctrico. Tambi\u00e9n influye directamente en la laminaci\u00f3n, la perforaci\u00f3n, la metalizaci\u00f3n de agujeros, el control de impedancia, el control de deformaci\u00f3n y los plazos de entrega. Si la etapa de dise\u00f1o solo considera el rendimiento te\u00f3rico e ignora la ventana de proceso real de la f\u00e1brica, el proyecto puede tener sobrecostos, p\u00e9rdida de rendimiento o riesgo de entrega m\u00e1s adelante.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Abraash$ \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Abraash Vnest | Ingeniero de Dise\u00f1o Asistente<\/div> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Abraash Vnest trabaja en proyectos electr\u00f3nicos relacionados con la defensa, con un enfoque en el desarrollo de esquemas, la soluci\u00f3n de problemas de circuitos, las pruebas y la documentaci\u00f3n t\u00e9cnica. Tambi\u00e9n desarrolla firmware STM32 e implementa protocolos de comunicaci\u00f3n industrial como CAN.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\r\n Leer m\u00e1s art\u00edculos de Abraash Vnest \u2192<\/a>\r\n<\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Aprende a elegir el material de sustrato de PCB adecuado para tu dise\u00f1o. Compara materiales FR-4, Rogers, PTFE, cer\u00e1micos, poliimida y de n\u00facleo met\u00e1lico por sus propiedades y aplicaciones.<\/p>","protected":false},"author":12,"featured_media":46252,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"slim_seo":{"title":"Diferentes Tipos de Materiales de Sustrato para PCB y sus Propiedades | PCBCool","description":"Aprende a elegir el material de sustrato de PCB adecuado para tu dise\u00f1o. Compara materiales FR-4, Rogers, PTFE, cer\u00e1micos, poliimida y de n\u00facleo met\u00e1lico por sus propiedades y aplicaciones."},"footnotes":""},"categories":[113],"tags":[125],"post_folder":[],"class_list":["post-46167","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-technical-guides","tag-pcb-technical-specs"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46167","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/12"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=46167"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46167\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":46260,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46167\/revisions\/46260"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/46252"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=46167"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=46167"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=46167"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=46167"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}