Proceso de diseño de placas de circuito impreso

Placa de circuito impreso

El elemento más vital en los circuitos y equipos electrónicos es la placa de circuito impreso (PCB). También es posible construir un circuito electrónico con prototipos y placas cero, pero se trata de un método de bajo nivel y menos eficiente en el que el circuito diseñado es propenso a sufrir daños y el diseño implica un complejo proceso de colocación de los componentes del circuito.

Sin embargo, la invención de la placa de circuito impreso que soporta los componentes electrónicos físicos y su cableado a través de las pistas de cobre montadas en la superficie es realmente notable. Podemos observar al menos un PCB en cualquier aparato electrónico, desde teléfonos móviles hasta ordenadores.

Índice de Contenido
  1. ¿Qué es una placa de circuito impreso?
  2. Proceso de diseño de una placa de circuito impreso
    1. Paso 1: Diseñar el circuito impreso con un software
    2. Paso 2: Generación de la película
    3. Paso 3: Seleccionar la materia prima
    4. Paso 4: Preparación de los agujeros de perforación
    5. Paso 5: Aplicar la imagen
    6. Paso 6: Desmontaje y grabado
    7. Paso 7: Prueba

¿Qué es una placa de circuito impreso?

Los circuitos electrónicos en la ingeniería y la industria se fabrican normalmente utilizando placas de circuito impreso (PCB). Estas placas están hechas de materiales especiales que no conducen la electricidad, como la fibra y el vidrio. Los circuitos se diseñan en las placas con pistas de cobre en lugar de cables para la conducción de la electricidad entre los componentes electrónicos.

Los componentes electrónicos se fijan en sus respectivas posiciones perforando agujeros en la placa, colocando los componentes y soldándolos después en las posiciones adecuadas, de modo que las pistas de cobre y los componentes formen juntos un circuito. Las placas de circuito impreso que se utilizan en todos los productos electrónicos, como en la automoción, los dispositivos inalámbricos, las aplicaciones robóticas, etc., ofrecen un funcionamiento rápido, acceso, control, supervisión y resultados precisos y exactos en comparación con otros dispositivos basados en métodos de cableado La siguiente figura muestra cómo se dispone el circuito en una placa de circuito impreso con la capa de cobre.

circuito PCB del temporizador 555
circuito PCB del temporizador 555

placa de circuito impreso del temporizador 555
placa de circuito impreso del temporizador 555

Proceso de diseño de una placa de circuito impreso

Dependiendo del fabricante de placas de circuito impreso, existen numerosas formas de diseñar placas de circuito impreso. Este diseño de placa de circuito impreso puede fabricarse a granel utilizando varias máquinas en las industrias de fabricación de placas de circuito impreso, incluyendo procesos de taladrado, punzonado, chapado y fabricación final que se realizan mediante máquinas altamente automatizadas. El taladrado por láser con máquinas CNC, las máquinas automáticas de chapado, las máquinas de grabado en banda y el uso de equipos de inspección óptica, probadores de sonda volante para las pruebas eléctricas de los procesos de las placas de circuito impreso dan como resultado placas de circuito impreso de alta calidad (con un mayor rendimiento de producción).

Para que el lector comprenda este concepto en el nivel básico del diseño de placas de circuito impreso, los siguientes procedimientos paso a paso de diseño de una placa de circuito impreso en varios niveles le ayudarán y guiarán diligentemente.

Paso 1: Diseñar el circuito impreso con un software

Dibuja el diagrama esquemático del circuito con el software de diseño de PCB, como el software CAD, Eagle y Multisim. Este tipo de software de diseño de placas de circuito impreso contiene una biblioteca de componentes que se pueden utilizar para construir el circuito. También es posible cambiar la posición del diseño del circuito y modificarlo según tu conveniencia y necesidad. Aquí hemos seleccionado el software Eagle para diseñar el circuito y su procedimiento es el siguiente:

  • Abre el software de diseño de circuitos Eagle.
  • Aparece una ventana con una barra de menús.
  • Haz clic en el menú Archivo.
  • Selecciona "nuevo diseño" en el menú desplegable.
  • Haz clic en el menú de la biblioteca.
  • Selecciona "elegir dispositivos/símbolos" en el menú desplegable.
  • Selecciona un comentario relevante haciendo doble clic sobre él, para que el componente aparezca en la ventana.
  • Añade todos los componentes y dibuja el circuito con las conexiones adecuadas, como se muestra en la figura.

Circuito impreso con un software

  • Introduce la clasificación de cada componente según el requisito.
  • Ve a la barra de herramientas de comandos y haz clic en las varillas del editor de texto, haz clic en las varillas y luego cierra la ventana.
  • A continuación, aparece una pantalla negra que es del trazado o del diagrama de láminas del circuito como se muestra en la siguiente figura, y guárdalo como formato de imagen.
Trazado del circuito impreso
Disposición del circuito impreso

Paso 2: Generación de la película

La película se genera a partir del diagrama de la placa de circuito impreso finalizado del software de diseño de placas de circuito impreso, que se envía a la unidad de fabricación donde se imprime la imagen negativa o máscara en una hoja de plástico.

Película de circuito
Película de Circuito

Paso 3: Seleccionar la materia prima

La mayor parte de la placa de circuito impreso se fabrica con un vidrio o fibra de vidrio irrompible que tiene una lámina de cobre adherida a uno o ambos lados de la placa. Así, las placas de circuito impreso fabricadas con papel fenólico irrompible con una lámina de cobre adherida son menos costosas y se utilizan a menudo en dispositivos eléctricos domésticos.
En la mayoría de los casos, se requiere un laminado revestido de cobre de 0,059 de grosor estándar en la industria, ya sea una placa de una o dos caras. Los paneles se pueden cizallar para contener placas de mayo de diferentes tamaños.

Tableros laminados revestidos de cobre
Tableros laminados revestidos de cobre

Paso 4: Preparación de los agujeros de perforación

Para hacer agujeros en la placa de circuito impreso se utilizan máquinas y brocas de metal duro. Existen dos tipos de máquinas para taladrar las placas de circuito impreso: las máquinas manuales y las máquinas CNC. Las máquinas manuales requieren la intervención o el esfuerzo humano para taladrar los agujeros, mientras que las máquinas CNC son máquinas basadas en el ordenador que trabajan en base a los horarios o programas de la máquina que se ejecutan tanto automática como manualmente. El patrón de taladrado se almacena en el ordenador, como los tamaños de las brocas, el número de agujeros por panel, la pila de taladros, el tiempo de taladrado por carga, etc. Las placas de circuito impreso se colocan en la máquina CNC y los agujeros se perforan según el patrón determinado para colocar los componentes de la placa de circuito impreso.

Preparación de los agujeros de perforación
Preparar los agujeros de perforación

Paso 5: Aplicar la imagen

El trazado del circuito impreso puede imprimirse de diferentes maneras en las placas de circuito impreso, como con un bolígrafo manual, con transferencias en seco, con plóteres e impresoras. Las impresoras láser son una forma mejor de imprimir los diseños en las placas de circuito impreso. Para imprimir el trazado de la placa de circuito impreso mediante una impresora láser se siguen los siguientes pasos:

Aplicar imagen
Aplicar imagen
  1. Coge un papel de cobre limpio y ordenado y colócalo en la impresora láser.
  2. A continuación, guarda la lámina de diseño en el ordenador.
  3. Una impresora láser imprime el diseño del circuito en un papel de cobre cada vez que recibe una orden de impresión del ordenador.

Paso 6: Desmontaje y grabado

Este proceso consiste en eliminar el cobre no cableado de los PCB utilizando diferentes tipos de productos químicos como cloruro férrico, per-sulfato de amonio, etc. Prepara el disolvente mezclando un 1% de hidróxido de sodio y 10 gramos de gránulos de hidróxido de sodio en un litro de agua y mézclalo hasta que todo esté disuelto. A continuación, se coloca el PCB en un recipiente para productos químicos y se limpia con un pincel. durante este proceso, si el PCB está todavía grasiento, debido al aceite de girasol o de semillas aplicado, el proceso de revelado puede durar aproximadamente 1 minuto.

Decapado y grabado
Decapado y grabado

Paso 7: Prueba

Una vez finalizado el proceso de fabricación de la placa de circuito impreso, ésta se somete a un proceso de prueba para comprobar si la placa funciona correctamente. Hoy en día existen muchos equipos de prueba automáticos para realizar pruebas de gran volumen de las placas de circuito impreso.

Los dos tipos diferentes de equipos de prueba disponibles hoy en día que comprueban tus placas de circuito impreso incluyen máquinas de prueba ATG que son de sonda voladora, probadores sin accesorios y, además, una capacidad de prueba de rejilla universal también.

Pruebas
Probando

Esto es todo sobre el proceso de montaje de PCB con imágenes relevantes. En todo el mundo, hay muchas organizaciones que han estado realizando concursos de diseño para principiantes o entusiastas. Espero que hayas conseguido algunas ideas básicas de este tema siguiendo desde el primer paso y cubriendo el proceso de diseño paso a paso. Además, para cualquier duda sobre este tema o cualquier asistencia técnica en el campo de la electrónica, puedes ponerte en contacto con nosotros comentando a continuación.

Crédito de la foto

Lee:  Resumen técnico del Protocolo de Malla Sincronizada (TSMP)

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