Conceptos básicos de PCB:
NECESITAR:
Si conectamos diferentes componentes electrónicos directamente con cables o sus conductores, tenemos que enfrentar muchos problemas como conexiones sueltas, problemas de resolución de problemas, baja confiabilidad, baja durabilidad, etc. Por otro lado, podemos perder conexiones por falta de apoyo físico. La única solución para evitar todos estos problemas es “PCB”.
Fig. 1: Imagen de un diseño de PCB
TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO:
PCB significa "placa de circuito impreso". En este caso, las conexiones de los cables están impresas como pistas de cobre. Puede proporcionar soporte físico al circuito, evitando así conexiones sueltas. Además, probar y solucionar problemas del circuito también resulta sencillo. Podemos mantener el tamaño del circuito para que pueda acomodarse en la ubicación deseada. Hoy en día, los ingenieros también diseñan circuitos muy complejos, como las placas base, como PCB.
Historia:
Si nos fijamos en la historia de los PCB, su fase inicial se denominó “cable impreso”. Las primeras patentes para “cables impresos” se emitieron en 1900, pero los PCB comenzaron a utilizarse después de la Segunda Guerra Mundial. Charles Ducas de los Estados Unidos presentó una solicitud de patente para un método de creación de una ruta eléctrica directamente sobre la superficie aislada imprimiendo a través de una plantilla en el año 1925. Pero en 1943, al Dr. Paul Eisler se le atribuyó la creación del primer circuito impreso operativo. . marco. Se utilizó como reemplazo del voluminoso cableado de los tubos de radio.
Capas de PCB:
La placa de circuito impreso simple contiene pistas de cobre solo en un lado de su superficie. Este tipo de placas se denominan placas de circuito impreso de “una capa”. Los PCB más comunes son los PCB de 2 capas, que contienen pistas de cobre en ambos lados de su superficie. También es posible diseñar PCB con más de dos capas; estos se denominan PCB multicapa que contienen 8 o más capas.
En los PCB multicapa, las capas conductoras y aisladas alternas se laminan juntas bajo alta temperatura y presión. Este proceso asegura que el aire no quede atrapado entre las capas y que los conductores queden completamente encapsulados por resina. La gama de combinaciones de materiales es amplia, desde el básico vidrio epoxi hasta exóticos materiales cerámicos o teflón. La fabricación de PCB multicapa necesita una prensa hidráulica especializada con placas calentadas.
Ventajas de los PCB multicapa:
1. Mayor flexibilidad.
2. Ahorros considerables a un ritmo rápido.
3. Alta densidad de montaje.
4. Reduce el peso total.
5. Reduce los mazos de cables de interconexión.
Aplicaciones de PCB multicapa:
1. Cuando los niveles de diafonía son críticos, los PCB multicapa son muy útiles.
2. Aunque el peso y el espacio son considerables, los PCB multicapa son especialmente valiosos.
3. En PCB aeroespaciales.
4. Fabricación de placas base de ordenadores y placas móviles.
5. Sistemas de satélites.
6. Equipos de rayos X.
7. Electrónica médica. Etc.
Terminología:
| Y.No | Término | Significado |
|---|---|---|
| 1 | Mil | Una milésima de pulgada (1 mil = 0,001 pulgada = 25,4 micrones) |
| dos | A pesar de | Milésima parte de pulgada y equivalente a “mil” |
| 3 | milímetros | Milésima parte del metro (milímetro) |
| 4 | ESD | Descarga electrostática causada por electricidad estática. |
| 5 | Rastro | Un camino hecho de cobre en la PCB. Es lo mismo que un cable utilizado para conectar componentes. |
| 6 | A través de la | Es un agujero con cobre en su interior, que puede proporcionar conexión eléctrica entre la traza de una capa y la traza de otra capa. |
| 7 | Almohadón | Las almohadillas son superficies conductoras para soldar dispositivos SMD. |
| 8 | Anillo anular | Es la zona del cojín que rodea la pista. |
| 9 | pantalla de seda | Marcas de nombres y valores de componentes y contornos en una PCB. Esto ayudará a facilitar el montaje y la depuración. |
| 10 | máscara para soldar | Se aplica a toda la placa, excepto a los pads, y es una sustancia a la que la soldadura no se adhiere. |
| 11 | Acabado de la superficie | Una capa encima de las pastillas para evitar la oxidación de la capa de cobre. |
| 12 | Archivo Gerber | El archivo que está en formato Gerber y puede indicarle al fabricante toda la información de la PCB. Como dimensiones, diseños, etc. |
| 13 | Componentes de orificio pasante | Estos son componentes que tienen terminales como resistencias normales. Los cables de estos componentes están soldados al otro lado de la placa. |
| 14 | Dispositivos de montaje en superficie | Se trata de componentes sin cables que pueden soldarse simplemente en almohadillas en lugar de en orificios pasantes. |
| 15 | Panelización | Los fabricantes crearán una PCB enorme con placas idénticas y, a menudo, la cortarán en placas individuales. Este proceso se llama panelización. |
| dieciséis | PCBA | El conjunto de la placa de circuito impreso consta de componentes soldados a la PCB. |
| 17 | Sustrato FR-4 | Material más utilizado para crear PCB |
| 18 | LEVA | Fabricación asistida por ordenador |
| 19 | Archivos CAM | Se trata de archivos de datos que se utilizan directamente en la fabricación de PCB.
Ejemplos: lima Gerber, lima de taladro NC, planos de fabricación y montaje, etc. |
| 20 | Captura | Extraiga información automáticamente mediante software. |
| 21 | Biblioteca de componentes | Representación de componentes como deculs y utilizados por software CAD. |
| 22 | Conexión | También llamado “par de pines”, es la conexión entre dos puntos. |
| 23 | Calcomanía | Una representación gráfica del componente. |
| 24 | BIEN | Significa "lista de materiales", que proporciona la lista de componentes de PCB. Con esto podremos comprobar los componentes que olvidamos por error. |
| 25 | Huella | Colección de cojines y contorno que constituye un componente individual. |
| 26 | camino ciego | Vía utilizada entre la capa superior y la capa interior. |
| 27 | Enterrado vía | Vía entre capas internas. |
| 28 | A través del agujero vía | Vía entre las capas superior e inferior. |
Herramientas y procedimientos de software:
En el mercado, se encuentran disponibles muchos software de diseño de PCB, como ORCAD, Eagle CAD, ALTIUM, ULTIBOARD, etc. Alternativamente, podemos utilizar software de código abierto como KICAD, Free PCB, etc. También se encuentran disponibles versiones de software WEB, como PCBWEB Designer.
En cualquier software, el procedimiento para diseñar PCB es muy similar, pero las opciones, componentes, bibliotecas, calidad y enrutadores automáticos son diferentes.
El procedimiento básico es:
Paso 1: creación del esquema.
En este tenemos que seleccionar los componentes, realizar sus conexiones y asignar valores a los componentes.
Paso 2: cambie al tablero y modifíquelo.
Después de crear el esquema, cambie al tablero. Como resultado obtendremos componentes con dimensiones y conexiones perfectas. Coloque estos componentes correctamente de acuerdo con el tamaño, la forma, la dimensión y los requisitos de la PCB (la ubicación de los componentes es nuestra elección). Realice agujeros con las dimensiones de perforación adecuadas.
Después de este paso, aplique el enrutador automático. Proporcionará salida y diseño de PCB con trazas de cobre bien enrutadas. Pero a veces el enrutador automático no puede enrutar completamente; En estos casos, tenemos que editar las trazas manualmente. Hay más enrutamiento manual en el diseño de varios niveles.
Paso 3: Generar archivos Gerber.
Después de finalizar el enrutamiento, aplique el proceso CAM para generar archivos Gerber. En el proceso CAM podemos obtener limas Gerber, limas de taladrado NC, planos de montaje, etc. Estos archivos ayudarán al fabricante a preparar la PCB.