Una PCB o tarjeta de circuito impreso es una placa virgen que cumple dos propósitos: soportar mecánicamente los componentes y conectar eléctricamente los componentes electrónicos.
Para tu información, algunas personas utilizan el término PWB (printed wiring board o tarjeta de cableado impreso) o tarjeta de cableado grabado para referirse a una PCB; si la placa no tiene componentes montados y solo tiene pistas y elementos de cobre, entonces ambos términos son aceptables.
Aquí tienes una foto de cómo se ve una tarjeta de circuito impreso
Cada dispositivo electrónico en la Tierra tiene una PCB; simplemente no sería capaz de existir sin una.
Y como todo lo demás en el mundo de la tecnología, las cosas cambian rápido.
Aquí tienes 10 cosas que necesitas saber para sonar como un experto al hablar de una PCB
TABLA DE CONTENIDO
1.¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO?
Esto es tan básico que muchos olvidan investigarlo, pero esto es de lo que suelen componerse los materiales de una tarjeta de circuito impreso.
- El núcleo consiste en una resina epoxi de fibra de vidrio; totalmente no conductora.
- A ambos lados (junto al núcleo) viene una capa de lámina de cobre; se puede aplicar una capa de oro o plata como acabado final. Esta es una capa conductora.
- Las capas conductoras están cubiertas con una fina máscara de soldadura que protege la capa conductora; está hecha de tinta polimérica.
- Sobre la máscara de soldadura viene la capa de serigrafía; esta incluye las referencias de los componentes o marcas como guía para el ensamblaje.
Ahora ya sabes de qué está hecho un circuito impreso.
2.TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO: LAS CAPAS
En esta sección se hablará sobre cómo se clasifican las tarjetas de circuito impreso. Así, cuando alguien hable de PCBs rígidas, PCBs rígido-flexibles, PCBs flexibles, PCBs multicapa o cualquier otro tipo de tarjeta de circuito impreso, sabrás de qué están hablando.
CATEGORIZACIÓN RÁPIDA DE TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO
- PCBs de una sola cara
- PCBs de doble cara
- PCBs multicapa
- PCBs rígidas
- PCBs flexibles
- PCBs rígido-flexibles
Hablemos un poco de cada una.
TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO DE UNA SOLA CARA
Este es el tipo más común de tarjeta de circuito impreso; su nombre ya explica gran parte de lo que es esta PCB.
Solo una de sus caras tiene una capa de cobre conductor, lo que significa que los componentes electrónicos, ya sean componentes de inserción (through-hole) o componentes de montaje superficial (más sobre esto más adelante), solo se pueden ensamblar en un lado de la PCB.
Aquí hay una ilustración de cómo está compuesta una tarjeta de circuito impreso de una sola cara.
Las PCBs de una sola cara son la opción predilecta para la electrónica de bajo costo y baja complejidad; piensa en radios y calculadoras básicas.
Son muy básicas y la gente las sigue usando porque son
Ventajas de las PCBs de una sola cara
- Rentable
- Fácil de fabricar
- Ideales para diseños de baja densidad
- Fáciles de diseñar y reparar
TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO DE DOBLE CARA
Lo adivinaste, ambas caras de este tipo de PCB tienen una capa conductora; también se les conoce como PCBs de dos capas.
Los circuitos de un lado de la tarjeta se pueden conectar con el otro lado mediante perforaciones realizadas en la placa; esto la hace sumamente útil para aquellos dispositivos electrónicos que requieren muchos componentes alojados en un espacio reducido.
Los teléfonos celulares y otros dispositivos electrónicos complejos utilizan PCBs de doble cara; esto los ubica dentro de las aplicaciones electrónicas de mediana y alta complejidad.
Ventajas de las PCBs de doble cara
- Permite colocar más componentes en espacios reducidos
- Costo relativamente bajo
- Permite una mayor flexibilidad de diseño
- Mayor densidad de circuito
TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO MULTICAPA
Si tiene más de dos capas conductoras internas de cobre, entonces es una tarjeta de circuito impreso multicapa.
Aquí hay algo que quiero explicar porque es una pregunta que hacen muchos principiantes; dice más o menos así:
Una tarjeta de circuito impreso solo tiene dos caras; ¿puede haber más de dos capas de cobre?
Si piensas eso, lo más probable es que se deba a que crees que una PCB de doble cara significa que puedes montar componentes en ambos lados de la tarjeta de circuito impreso.
Ese no es el caso.
La siguiente ilustración aclarará las cosas.
Es como un sándwich
- Máscara de soldadura
- Cobre
- Sustrato no conductor: resina epoxi de fibra de vidrio
- Cobre
- Sustrato no conductor: resina epoxi de fibra de vidrio
- Cobre
- Sustrato no conductor: resina epoxi de fibra de vidrio
- Máscara de soldadura
Sin importar el tipo de PCB, todos los componentes se montarán en un lado de la PCB; el que tiene la capa de serigrafía.
¿Cómo llegarán los componentes electrónicos a la segunda o tercera capa de cobre?
Se deben perforar orificios en la tarjeta de circuito impreso para que los componentes puedan llegar a esas capas de cobre.
Ventajas de las PCB multicapa
- Tamaño supercompacto
- Alto nivel de flexibilidad de diseño
- Ideal para circuitos de alta velocidad
Genial, ahora ya sabes de qué está hecha una tarjeta de circuito impreso y que puede ser de una sola cara, de doble cara o multicapa.
3.TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO: PCB RÍGIDAS O FLEXIBLES
Otra cosa esencial que se debe entender sobre una tarjeta de circuito impreso es si su diseño requiere una PCB rígida o una flexible.
Sus nombres son bastante evidentes; una se puede doblar y la otra, bueno, es rígida.
Aquí hay una foto de cómo se ve una tarjeta de circuito impreso flexible
Aquí hay una foto de cómo se ve una tarjeta de circuito impreso rígida típica
RAZONES PARA UTILIZAR UNA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO FLEXIBLE
- Este diseño de PCB permite una excelente flexibilidad en el diseño del producto, ya que se puede curvar, doblar e incluso plegar la tarjeta de circuito impreso.
- El diseño del circuito se adapta a la forma del producto, y no al revés.
- Ofrecen una conectividad confiable para dispositivos electrónicos que se doblarán constantemente.
- Una PCB flexible puede conectar dos o más PCB rígidas
- Los circuitos flexibles son ideales para computadoras portátiles, dispositivos electrónicos plegables y tecnología ponible
- Este tipo de tarjeta de circuito impreso (PCB) es excepcionalmente ligera.
- Podría pensarse que las PCB rígidas duran más, pero no necesariamente; una tarjeta de circuito impreso flexible es mejor para absorber impactos y vibraciones.
- Las PCB flexibles son mejores para resistir el daño por calor, productos químicos o radiación.
RAZONES PARA UTILIZAR UNA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO RÍGIDA
- Las tarjetas de circuito impreso rígidas siguen siendo populares gracias a su bajo costo
- Si el espacio no es un problema, entonces las PCB rígidas suelen ser la mejor opción
- Para dispositivos electrónicos grandes de baja complejidad
Mencioné que las tarjetas de circuito impreso flexibles también son excelentes para conectar componentes y otras PCB; bueno, a eso es a lo que se le conoce como una tarjeta de circuito impreso rígido-flexible.
Aquí tienes una foto
¿CUÁNDO OPTAR PAR UNA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO RÍGIDO-FLEXIBLE?
- Necesitas una alta confiabilidad. Tu dispositivo estará expuesto a impactos repetidos y fuertes vibraciones.
- Aplicación de alta densidad. Tu dispositivo es demasiado pequeño para alojar una gran cantidad de cables y conectores. Una PCB rígido-flexible es más fácil de acomodar en espacios reducidos y elimina la necesidad de cables.
- Múltiples placas rígidas. Si tu dispositivo contiene muchas placas rígidas, conectarlas con una PCB flexible es más rentable que utilizar cables planos flexibles.
4.TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO: EL ACABADO
¿Qué es esto exactamente? Bueno, necesitamos proteger las pistas de cobre de cualquier amenaza del entorno externo; deben llegar intactas al proceso de ensamblaje de la tarjeta de circuito impreso.
Esto es exactamente lo que hace el acabado.
Los tipos más comunes de acabado para tarjetas de circuito impreso son:
- ENIG – Níquel químico / Inmersión en oro
- HASL – Nivelación de soldadura por aire caliente
- OSP – Conservante Orgánico de Soldabilidad
- ISN – Estaño por inmersión
- IAG – Plateado por inmersión
Escribí otro artículo detallando cada uno de estos tipos de acabado; para descubrir cuál es el adecuado para tu tarjeta de circuito impreso (PCB), haz clic en el siguiente enlace.
Tabla comparativa de ENIG RoHs vs. OSP vs HASL vs. ISN vs IAG
Visita ese enlace y encontrarás todos los detalles sobre este tema, pero te dejaré aquí las preguntas más importantes que debes hacerte para decidir qué tipo de acabado necesitas para tu tarjeta de circuito impreso.
¿CÓMO DECIDIR QUÉ ACABADO DE PCB NECESITO?
- ¿Mi tarjeta de circuito impreso estará expuesta a muchos ciclos de soldadura?
- ¿La planicidad es crítica?
- ¿Cuál es el tiempo mínimo de vida útil requerido?
- ¿El presupuesto es una limitante?
- ¿Qué tan buena debe ser la mojabilidad o soldabilidad de la PCB?
- ¿Mi PCB necesita cumplir con la directiva RoHS?
- ¿Bajo qué condiciones de almacenamiento tendré que mantener las PCB?
- ¿La PCB necesita unión por hilo de oro o de aluminio?
Perfecto, ahora ya sabes de qué está hecha una PCB, los tipos de PCB que existen y los tipos de acabado que puedes aplicarles.
Ahora vamos a hablar de la parte más emocionante, al menos para mí.
- Montaje de componentes
- Colocación de componentes
- Componentes de inserción
- Componentes de montaje superficial
¿Qué es todo esto? Vamos a averiguarlo.
5.TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO – COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Cuando se trata de componentes electrónicos para el ensamble de tarjetas de circuito impreso, tienes dos grandes categorías para elegir.
Ten en cuenta que los componentes que utilices para el diseño de tu PCB dependerán de lo que tu producto deba hacer; no se trata de buscar los componentes más baratos; esa no es la forma de abordar el diseño de una PCB.
COMENCEMOS CON LOS COMPONENTES DE MONTAJE SUPERFICIAL O DISPOSITIVOS DE MONTAJE SUPERFICIAL
Estos componentes son diminutos, tan pequeños que tomarlos con las manos y aplicarles pasta de soldar es difícil o imposible. Entonces, ¿cómo se montan en las PCB?
Existe un proceso automatizado llamado proceso de ensamble SMT; este es un servicio que ofrecen todos los fabricantes de PCB.
Aquí tienes un video de este proceso de manufactura de PCBA.
LA OTRA GRAN CATEGORÍA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS SON LOS COMPONENTES DE INSERCIÓN
Estos son más grandes que los componentes SMD; puedes optar por hacerlo a mano o utilizando un proceso automatizado para el ensamble de la PCB.
¿COMPONENTES SMT O THT PARA EL DISEÑO DE TU PCB?
Hoy en día, la gente opta por los componentes SMD porque son más pequeños y, a medida que los dispositivos electrónicos siguen reduciendo su tamaño, se convierten en la opción perfecta.
Montar los componentes en una PCB también es más rápido de esta manera.
Si utilizas componentes THT, tendrás que perforar orificios en la tarjeta de circuito impreso para que pasen las terminales de los componentes.
Esto representa un costo adicional, y ten en cuenta que los componentes THT son más grandes.
Las PCB flexibles solo pueden manejar componentes SMD.
Como ocurre con muchas otras cosas en la industria electrónica, aquí hay una tabla comparativa.
Tecnología SMD vs. SMT vs. THT – ¿Qué funciona mejor para el proceso de manufactura en masa?
Tu diseño de PCB incluirá ambos tipos de componentes porque hay algo que los componentes THT ofrecen y los SMD no; gracias a las terminales del componente, proporcionan uniones más fuertes a la tarjeta de circuito impreso.
6.TARJETAS DE CIRCUITO IMPRESO: ¿CÓMO DISEÑARLAS?
Si has llegado hasta aquí, ya sabes mucho sobre tarjetas de circuito impreso.
Los materiales, las capas, el tipo, los componentes y el acabado; es un montón; ya estás listo para tener una conversación básica sobre PCBs.
Sin embargo, ¿cómo se diseña realmente una? Esto es un poco técnico.
- Sistemas electrónicos
- Capacidades de la PCB
- Señales eléctricas
- Pistas de la PCB
- Capas internas
- Capas aislantes
- Capas alternas
- Capas de plano
Tienes que entender todo eso y más, mucho más.
No entraré en los detalles del diseño de una PCB, ya que ese no es el propósito de este artículo; te daré los pasos básicos y te dejaré algunos recursos para que aprendas más sobre cómo diseñar una PCB.
10 PASOS PARA EL DISEÑO DE PCBs
- Tener una gran comprensión de las conexiones y los parámetros eléctricos
- Desarrollar un esquemático del circuito impreso
- Usar una herramienta como Altium para crear el diseño de la PCB
- Diseñar el stackup de la PCB
- Asegúrate de que el diseño cumpla con los criterios de aceptabilidad de la IPC
- Pasar a la colocación de componentes; debes indicar dónde irá cada componente
- Indicar dónde irán los agujeros de perforación
- Rutar las pistas
- Añadir etiquetas, para que los fabricantes de la PCB sepan dónde irá cada componente específico
- Generar los archivos de diseño del layout de la PCB; estos son los archivos que enviarás a los fabricantes de la PCB.
Diseñar correctamente tu placa de circuito impreso (PCB) es sumamente importante; sin un diseño adecuado, ningún dispositivo en toda la industria de la electrónica podría existir.
Si estás trabajando en un proyecto grande, asegúrate de contratar a un profesional.
Reglas de Diseño para la Fabricación (DFM) en el Layout de la PCB.
7.PLACAS DE CIRCUITO IMPRESO: EL COSTO
Si quieres sonar como un experto al hablar del ensamblaje de placas de circuito impreso, tienes que conocer los costos.
Aquí es donde muchos se preguntan: ¿es más barato en China?
La respuesta corta es sí, el proceso de fabricación es más barato en China.
Permíteme darte algunas cifras para mayor claridad.
30 placas de dos capas, de un tamaño de 80×90 mm, te costarán 339 dólares en un fabricante de PCBA en Alemania.
Las mismas unidades con las especificaciones exactas te costarán 20 dólares en China.
Además, los fabricantes de PCBA en China tienen tiempos de entrega de una semana o menos.
El ensamblaje de PCBs en EE. UU. tendrá un tiempo de entrega de un mes y un precio unitario de US$ 3.48 por unidad para un pedido de 1,000 unidades.
Ese mismo pedido realizado a un fabricante de PCBA en China te costaría US$ 0.37 por unidad y tendría un tiempo de entrega de 5 días.
Incluso después de calcular los aranceles de importación, el ensamblaje de PCBs en China es más barato y rápido.
8.PROCESO DE ENSAMBLAJE DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESO
Perfecto; ahora pasemos a lo último que debes saber para ser un experto en placas de circuito impreso (PCB).
EL PROCESO DE ENSAMBLAJE ES EL SIGUIENTE
- Placas PCB y marcado por láser
- Aplicación de pasta de soldar
- Inspección de pasta de soldar (SPI)
- Máquina de recogida y colocación
- Soldadura por reflujo
- Inspección visual
- Inspección manual
- Inspección óptica automatizada (AOI)
- Montaje manual y de componentes insertables
- Pruebas eléctricas
- Inspección por rayos X
- Prueba funcional
Ese es el proceso; por favor, haz clic en el siguiente enlace si quieres profundizar más en esto.
PCB Assembly Process in 14 Photos
Bueno, eso es todo por este artículo. Si estás buscando a alguien que te ayude con un proyecto de desarrollo electrónico, por favor ponte en contacto con nosotros.
