What is que es PCB ?

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PCB significa “Placa de Circuito Impreso” (Printed Circuit Board en inglés). Una PCB es una placa base no conductora, generalmente hecha de materiales como resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (FR4), sobre la cual se adhieren y sueldan componentes electrónicos y pistas conductoras para crear circuitos electrónicos.

Las PCBs proporcionan:

  • Soporte físico para componentes electrónicos
  • Conexiones eléctricas entre componentes
  • Mecanismo de conducción de corriente
  • Conectividad de señales y alimentación

Son la columna vertebral de casi todos los productos electrónicos. Sin las PCBs, los dispositivos electrónicos modernos no podrían existir. Permiten miniaturizar y empaquetar componentes de manera efectiva para producir avanzados dispositivos electrónicos digitales modernos.

A continuación mostramos los principales tipos de PCBs:

Tipos de PCB

TipoDescripción
PCBs Simple CaraPistas de cobre solo en un lado
PCBs Doble CaraPistas de cobre en ambos lados
MulticapasMás de 2 capas apiladas con vías
FlexiblesHechos de material flexible
Rigidización de Alta Densidad (HDI)Micro vías y espacios de pistas muy pequeños

Cada tipo cumple diferentes requisitos en términos de densidad de ruta, complejidad eléctrica y costo. Los diseñadores eligen el tipo de PCB más apropiado para sus necesidades de circuito específicas.

A continuación, exploramos con más detalle qué son las PCBs, sus tecnologías, procesos de fabricación y cómo se utilizan en productos electrónicos.

¿Qué es una PCB?

Una PCB es literalmente una “placa de circuito impreso”. Consiste en varias capas laminadas de materiales no conductores, con pistas conductoras de cobre adheridas que crean circuitos eléctricos interconectados. Los componentes electrónicos se sueldan a estas pistas para completar un circuito funcional.

Las PCBs proporcionan un medio físico para montar y conectar componentes electrónicos utilizando pistas conductoras en lugar de cableado. Permiten crear circuitos electrónicos reducidos, livianos y duraderos recorriendo pistas de cobre adhesivo entre orificios perforados en una placa base no conductora.

Ventajas de las PCBs

Las PCBs ofrecen varias ventajas sobre el cableado discreto:

  • Diseño eficiente – Las pistas de circuito se pueden comprimir en espacios muy reducidos, lo que permite densidades más altas de componentes y rutas.
  • Facilidad de manufactura – La producción automatizada de PCBs es más rápida y económica.
  • Confiabilidad – Las conexiones de pistas fijas son más resistentes a fallas inducidas por vibración que el cableado flexible.
  • Velocidades de señal más rápidas – Las pistas integradas permiten alta frecuencia y prestaciones de ancho de banda.
  • Reducción de peso y tamaño – Las PCBs minimizan el peso y el volumen del cableado permitiendo productos más livianos y compactos.

Debido a estas ventajas de rendimiento, los productos electrónicos modernos simplemente no podrían existir sin la innovación de las PCBs subyacentes.

A continuación, examinamos el proceso de fabricación de PCB.

Proceso de Fabricación de PCB

Fabricar una PCB es un proceso multifacético que implica diseñar el esquema eléctrico, transferir el diseño a un archivo de producción para su fabricación y ensamblar componentes para completar el circuito lista para usar.

Las principales etapas son:

Diseño y Esquemática

  • Crear el diagrama esquemático de circuito necesario utilizando software EDA

Diseño de PCB

  • Desplegar el esquema en una placa 2D con reglas de diseño de PCB

Fabricación

  • Transferir el archivo de la PCB a la fábrica para la producción
  • Fabricar la placa sin componentes mediante procesos como litografía e grabado químico

Ensamblaje

  • Montar y unir mediante soldadura en pasta los componentes SMD y through-hole a la PCB

Prueba

  • Probar la placa terminada para verificar la funcionalidad

Veamos cada etapa con más detalle:

Diseño y Esquemática

El primer paso es crear un diagrama esquemático del circuito electrónico deseado utilizando software EDA (diseño asistido por ordenador). Esto muestra las interconexiones eléctricas y los componentes.

El esquema captura las conexiones lógicas y eléctricas que deben realizarse en la placa para implementar la funcionalidad del circuito deseado.

Diseño de PCB

La siguiente etapa consiste en traducir el esquema en un diseño físico de placa de circuito 2D utilizando software CAM (manufactura asistida por ordenador) de PCB.

Esto implica:

  • Ubicar componentes y pistas en capas
  • Enrutar pistas para interconectar pads
  • Asignación de reglas de diseño como anchos de pista y tamaños de orificios

El resultado es el archivo de fabricación de la PCB listo para enviarse a producción.

Esto incluye archivos Gerber para cada capa física, archivos de perforación, archivo de liste de interconexiones, etc. requeridos para fabricación.

Fabricación

Una vez completado el diseño, los archivos de fabricación se envían a la instalación de producción de PCB para construir físicamente la placa.

El proceso de fabricación de la PCB implica pasos como:

  • Imágenes de fotolito y revelado para definir patrones de cobre
  • Grabado químico para eliminar el cobre no deseado
  • Perforación de agujeros pasantes y metalizado
  • Control de calidad como inspección automatizada

El resultado es una placa de circuito impreso multicapa sin componentes lista para el ensamblaje posterior de los componentes.

Ensamblaje

Después de recibir las PCBs sin componentes de la fábrica, se procede al montaje de superficie y soldadura de los componentes para completar el circuito funcional.

Esto incluye soldadura por refusión en horno y verificación automatizada de soldadura como inspección AOI para asegurar soldaduras y colocaciones precisas de componentes.

Prueba

Luego se realizan diversas pruebas eléctricas en la placa ensamblada para validar la funcionalidad del circuito, incluyendo:

  • Pruebas de integridad de señal
  • Pruebas de cortocircuito
  • Pruebas de aislamiento dieléctrico
  • Pruebas de funcionamiento

La placa que pase todas las pruebas se considera lista para su implementación.

A través de estas etapas multifacéticas, el diseño se transforma en un producto electrónico completamente ensamblado y probado.

A continuación, profundizamos en las tecnologías clave de las PCB.

Tecnologías Clave de PCB

Existen muchas tecnologías de fabricación y materiales innovadores que posibilitan las capacidades avanzadas de PCB modernas. Algunas de las tecnologías clave incluyen:

Litografía

Un proceso fotográfico que transfiere patrones de cobre en bruto a sustratos laminados usando químicos y grabado. Permite diseños de pistas muy precisos.

**Microvias Ciegos y Enterrados **

Vías pequeñas que conectan diferentes capas internas sin atravesar la placa completa. Ideales para PCBs de alta densidad.

Metalizado de Pozos a Través

Proceso de revestir los agujeros taladrados de las PCB con cobre para permitir la conectividad entre capas.

HDI (Rigidización de Alta Densidad)

Tecnología avanzada capaz de espacios y pistas ultrafinas junto con micro vías para densidades extremas.

Rigidización Flexible

PCBs con una mezcla de sustratos rígidos y flexibles en una sola placa para habilitar flexión selectiva.

Acabados Finales

Recubrimientos protectores aplicados que brindan funciones mejoradas como disipación de calor (OSP), resistencia a la corrosión (ENIG) o soldabilidad (inmersión en estaño).

Modelado y Simulación

Análisis asistido por computadora de señalización de alta frecuencia, integridad de potencia, integridad de señal y térmica para verificar que un PCB cumplirá los requisitos de rendimiento antes de la producción real.

La evolución continua de estos procesos y tecnologías de fabricación de PCB es lo que permite la miniaturización, velocidades más rápidas y mayor funcionalidad en dispositivos electrónicos de vanguardia.

A continuación veremos ejemplos de aplicaciones de PCB.

Aplicaciones de PCB

Las PCBs son omnipresentes en todos los productos electrónicos, desde los más básicos hasta los más avanzados como:

Consumidor Electrónica

  • Teléfonos móviles
  • Televisores
  • Electrodomésticos
  • Juguetes electrónicos

Equipos Industriales

  • Máquinas de control numérico
  • Sistemas robóticos
  • Equipos médicos

Hardware de Cómputo

  • Ordenadores de placa única
  • Tarjetas gráficas
  • Tarjetas madre

Productos de Comunicación

  • Enrutadores
  • Radios
  • Sistemas móviles

Productos Portátiles

  • Rastreadores GPS
  • Monitores de acondicionamiento físico
  • Dispositivos vestibles

Sistemas Embebidos

  • Automóviles
  • Aeroespacial
  • Electrodomésticos
  • Juguetes

Prácticamente cualquier producto electrónico moderno aprovecha PCBs para el corazón de la funcionalidad del circuito y el ensamblaje de componentes.

De GPS y teléfonos móviles hasta aviones de pasajeros y fábricas automatizadas, la tecnología de PCB invisible impulsa y conecta nuestro mundo digital.

A continuación respondemos algunas preguntas frecuentes sobre PCB.

Preguntas Frecuentes

P: ¿Qué significan las siglas PCB?

R: PCB significa “Placa de Circuito Impreso” o Printed Circuit Board en inglés.

P: ¿De qué están hechas las PCBs?

R: Las PCBs suelen fabricarse con laminados FR-4 compuestos de fibra de vidrio, resina epoxi y otros materiales dieléctricos no conductores.

P: ¿Cómo se fabrica una PCB?

R: La fabricación de PCB implica diseño de esquemas, diseño de placa, imágenes de fotolito, grabado, perforación, metalizado y varias etapas de inspección y control de calidad.

P: ¿Qué es la Rigidización de Alta Densidad (HDI)?

R: HDI permite densidades extremas de componentes y pistas incorporando tecnologías como microvias y espacios ultrafinos entre pistas.

P: ¿Por qué son importantes las PCBs?

R: Posibilitan componentes ultracompactos, señales de mayor velocidad y dispositivos electrónicos cada vez más avanzados. Son fundamentales en casi todos los equipos eléctricos y electrónicos modernos.

Las PCBs siguen evolucionando y mejorando para cumplir con las demandas siempre crecientes de tamaño más pequeño y mayor funcionalidad. Continuarán siendo omnipresentes como columna vertebral de los productos electrónicos del mañana.

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