¿Nota al imprimir PCBA? | PCBA

Placas de circuito impreso

Las placas de circuito impreso son el corazón de todos los equipos electrónicos. Son estructuras rígidas o flexibles que proporcionan una base para montar e interconectar componentes electrónicos. Los PCB suelen tener superficies metálicas incrustadas conocidas como pistas y almohadillas y áreas metálicas más grandes conocidas como planos. Los componentes electrónicos montados en PCB se sueldan sobre almohadillas metálicas especialmente diseñadas para este propósito, mientras que las pistas metálicas los interconectan. Los PCB pueden tener una, dos o varias capas de circuitos.

Las placas de circuito suelen contener un material de núcleo dieléctrico con buenas propiedades aislantes para garantizar la transmisión de señal prevista. Los tableros multicapa tienen capas adicionales de metal y dieléctrico espaciadas. Mientras que el material dieléctrico estándar de los tableros rígidos está hecho de FR4, un compuesto resistente al fuego de resina epoxi y tela tejida de fibra de vidrio, el material dieléctrico de los tableros flexibles suele ser poliimida. Tanto los tableros rígidos como los flexibles tienen pistas metálicas, pads y planos para el circuito fabricados en cobre.

Fiabilidad y Calidad

Dependiendo de la aplicación, una PCB puede pertenecer a una determinada clase que define su fiabilidad y calidad. Normalmente existen tres clases de placas según los estándares IPC:

Clase 1: 

Estas placas pertenecen a productos electrónicos de consumo con confiabilidad y calidad razonables. Ejemplos de este tipo de electrónica. 

Clase 2: 

Estas placas pertenecen a dispositivos que deben tener alta confiabilidad y bajas tasas de falla. Ejemplos de estos productos electrónicos son las computadoras portátiles, los microondas y los equipos de minería.

Clase 3: 

Estas placas pertenecen a dispositivos que deben ser extremadamente fiables y de muy alta calidad. Representan los estándares de fabricación más exigentes. Ejemplos de tales aplicaciones electrónicas se encuentran en equipos aeroespaciales, militares y médicos.

Tipos de PCBA

Como se mencionó anteriormente, es posible clasificar los tableros en dos tipos: rígidos y flexibles.

Tableros Rígidos

Para la gran mayoría de usuarios, es habitual utilizar tableros rígidos. Un sustrato rígido formado a partir de altas temperaturas y un proceso de laminación presurizada contiene el diseño del tablero. El material más común para este tipo de tableros es el FR-4, pero dependiendo de la aplicación y las necesidades específicas de diseño, es posible modificar, enfatizar o mejorar ciertas características del material.

Tableros flexibles

Menos común que las tablas rígidas, tableros flexibles Por lo general, están hechos de un material que permite una mayor deflexión. La poliimida es un material común para este tipo de tableros, cuya naturaleza flexible permite espesores de tablero mucho menores que los de los tableros rígidos estándar.

Proceso de diseño de PCB

Antes de que sea posible fabricar una placa de circuito impreso, es necesario diseñarla. Los diseñadores suelen utilizar herramientas de diseño de PCB CAD para esto y lo hacen en dos pasos: captura esquemática y diseño de PCB. Durante la captura esquemática, crean la conectividad de los circuitos en un diagrama. Durante diseño de PCB, diseñan el diseño físico de la placa de circuito.

Captura esquemática

Antes de comenzar con la captura del esquema, un diseñador debe asegurarse de tener las piezas de biblioteca necesarias en su software CAD. Estos suelen incluir símbolos esquemáticos o lógicos, huellas para el diseño, modelos de simulación y modelos de pasos para la visualización de PCB 3D. Una vez que tengan estas bibliotecas listas, el siguiente paso del diseñador es crear una representación lógica del circuito en un esquema. La herramienta CAD permite al diseñador colocar los símbolos necesarios en una hoja esquemática. Luego pueden interconectarlos para formar los circuitos necesarios.

Para empezar, el diseñador crea símbolos lógicos para piezas electrónicas como resistencias, condensadores, inductores, conectores, transistores y circuitos integrados. Afortunadamente, la mayoría de las herramientas de software CAD modernas ya vienen equipadas con bibliotecas listas para usar para tales símbolos lógicos y huellas.

Luego, el diseñador organiza estos símbolos en hojas esquemáticas dentro de la herramienta CAD. Después de colocarlos toscamente, el diseñador conecta los pines de los símbolos esquemáticos con líneas de conectividad que representan cables. Estas líneas forman las redes, que representan redes individuales o grupos de redes para los circuitos electrónicos. Durante este proceso, técnicamente conocido como captura esquemática, el diseñador debe reubicar las piezas según sea necesario para crear un esquema claro y legible.

Simulación de circuitos

En esta etapa, el diseñador puede ejecutar una simulación de circuito para verificar que el diseño funcione eléctricamente. Pueden utilizar herramientas de simulación de circuitos para probar el funcionamiento de los circuitos que están diseñando antes de comenzar a construir el hardware real. Este es un paso importante, ya que ayuda a los diseñadores a ahorrar tiempo y dinero.

Una vez que este paso se completa satisfactoriamente, el diseñador puede crear los datos de conectividad utilizando la herramienta de esquema y transferirlos a la herramienta de diseño.

Configurar reglas de diseño

Antes de pasar al siguiente paso, los diseñadores deben configurar su software para satisfacer diferentes capacidades. Estas son diferentes reglas y restricciones de diseño que evitarán que dos redes se superpongan mientras se mantiene una distancia específica entre diferentes objetos de diseño. El software PCB CAD permite a los diseñadores configurar múltiples ayudas adicionales, como cuadrículas de diseño. Estas ayudas ayudan a los diseñadores a colocar los componentes correctamente y trazar líneas limpias y ordenadas.

Colocar componentes

Una vez que el diseñador haya configurado correctamente la base de datos de diseño, puede importar la información de conectividad de red desde el esquema. Con esta información, los diseñadores pueden comenzar la tarea de diseñar físicamente la placa de circuito. Para ello deberán comenzar con el esquema del tablero en el sistema CAD. Este esquema tiene información no solo sobre la periferia exterior del tablero, sino que también muestra los orificios internos, los recortes y otras restricciones en el tablero.

La conectividad de red importada también aporta otra información importante: la huella de cada uno de los componentes del circuito. El diseñador debe comprobar cuidadosamente la exactitud de la información de la huella importada, ya que incluso un error menor puede tardar mucho tiempo en rectificarse.

Inicialmente, las huellas aparecerán como un patrón confuso. El diseñador debe desenredarlos manualmente y colocar cada huella por separado dentro del contorno del tablero. Como alternativa, pueden utilizar la función de colocación automática del software CAD, ya que esto posicionará de manera óptima cada componente dentro del contorno. En este momento, las redes interconectadas aparecen como bandas elásticas dispuestas como líneas tenues, lo que se conoce como nido de ratas.

El diseñador ahora debe ejercitar sus conocimientos técnicos para colocar las huellas de los componentes de la mejor manera posible. La ubicación debe ofrecer el mejor rendimiento y al mismo tiempo ofrecer la conectividad más corta posible, la menor cantidad de interferencias y diafonías y la distribución adecuada del calor. El diseñador también debe buscar la ubicación óptima para conectores, cables y otros accesorios de montaje.

Esta etapa también es la mejor para que el diseñador considere DFA o Diseño para ensamblaje: colocar los componentes de manera que el fabricante pueda ensamblarlos fácilmente. Esto puede implicar colocar todos los componentes bipolares en la misma dirección o en ángulo recto, todos los circuitos integrados con sus pines de identificación en el mismo cuadrante, dejar espacio para los dedos alrededor de los componentes montados manualmente, etc.

Colocar componentes

Una vez que el diseñador haya configurado correctamente la base de datos de diseño, puede importar la información de conectividad de red desde el esquema. Con esta información, los diseñadores pueden comenzar la tarea de diseñar físicamente la placa de circuito. Para ello deberán comenzar con el esquema del tablero en el sistema CAD. Este esquema tiene información no solo sobre la periferia exterior del tablero, sino que también muestra los orificios internos, los recortes y otras restricciones en el tablero.

La conectividad de red importada también aporta otra información importante: la huella de cada uno de los componentes del circuito. El diseñador debe comprobar cuidadosamente la exactitud de la información de la huella importada, ya que incluso un error menor puede tardar mucho tiempo en rectificarse.

Inicialmente, las huellas aparecerán como un patrón confuso. El diseñador debe desenredarlos manualmente y colocar cada huella por separado dentro del contorno del tablero. Como alternativa, pueden utilizar la función de colocación automática del software CAD, ya que esto posicionará de manera óptima cada componente dentro del contorno. En este momento, las redes interconectadas aparecen como bandas elásticas dispuestas como líneas tenues, lo que se conoce como nido de ratas.

El diseñador ahora debe ejercitar sus conocimientos técnicos para colocar las huellas de los componentes de la mejor manera posible. La ubicación debe ofrecer el mejor rendimiento y al mismo tiempo ofrecer la conectividad más corta posible, la menor cantidad de interferencias y diafonías y la distribución adecuada del calor. El diseñador también debe buscar la ubicación óptima para conectores, cables y otros accesorios de montaje.

Esta etapa también es la mejor para que el diseñador considere DFA o Diseño para ensamblaje: colocar los componentes de manera que el fabricante pueda ensamblarlos fácilmente. Esto puede implicar colocar todos los componentes bipolares en la misma dirección o en ángulo recto, todos los circuitos integrados con sus pines de identificación en el mismo cuadrante, dejar espacio para los dedos alrededor de los componentes montados manualmente, etc.

Enrutamiento de la PCB

Después de colocar los componentes satisfactoriamente, el diseñador puede comenzar la siguiente etapa de enrutamiento del tablero. El diseñador debe convertir el nido de ratas de conexiones de bandas elásticas en trazas y planos. Las herramientas CAD suelen tener muchas funciones que permiten al diseñador hacer esto de forma manual, automática o semiautomática. Esto puede ahorrar cantidades sustanciales de tiempo al diseñador.

El diseñador debe tener cuidado al trazar las huellas. Algunas buenas prácticas implican no permitir que las pistas se doblen en ángulos agudos, evitar transiciones repentinas de ancho, permitir una disminución gradual de la pista a la plataforma, mantener un espacio adecuado entre las pistas que transportan señales ruidosas, etc.

Las señales de alta velocidad y alta frecuencia pueden necesitar cuidados adicionales para mantener la integridad de la señal. Esto puede implicar el establecimiento de estructuras de líneas de transmisión adecuadas para las pistas que transportan estas señales.

Vía de retorno

Normalmente, cada componente activo tiene dos conexiones esenciales (conexión a la alimentación y a las redes de tierra) además del control y las señales IO. La mayoría de los diseñadores utilizan áreas inundadas y capas con planos sólidos alrededor de estos componentes, lo que les permite aprovecharlos y formar un camino de retorno. Sin embargo, es posible que esto no siempre sea suficiente si el tablero tiene demasiadas divisiones, cortes o agujeros. Una ruta de retorno inadecuada puede aumentar la cantidad de ruido y degradar el rendimiento de la PCB.

Verificación de reglas de diseño

Si bien la mayoría de las herramientas CAD ofrecen comprobaciones de reglas de diseño en línea, no hay nada de malo en realizar una verificación final de las reglas. La verificación de diseño en línea señalará automáticamente cualquier error en el diseño, como violación de las restricciones de espacio, violación de la concentricidad, etc., lo que permitirá al diseñador realizar correcciones. Realizar una verificación final de las reglas no solo corrobora los hallazgos, sino que también permite al diseñador reparar cualquier regla que haya omitido sin darse cuenta.

Información de serigrafía

El diseñador ahora debe configurar los diversos textos e información de marcado que llevará el tablero. El fabricante serigrafiará esta información en las capas exteriores del tablero. La información permite a los usuarios localizar componentes específicos, encontrar el número de lote de la placa, identificar información de derechos de autor, la identidad del fabricante, etc.

Obra final

Después de completar satisfactoriamente todos los pasos anteriores, el diseñador finalmente puede generar el arte final del diseño de PCB para enviarlo al fabricante para que fabrique la placa. La práctica habitual es generar el arte final en formatos estándar como Gerber.

Conclusión

Según PCB Trace Technologies Inc., los procesos de diseño, fabricación y ensamblaje de PCB son bastante exigentes y exactos. Para construir la placa según sus especificaciones para que ofrezca el rendimiento previsto, es necesario entregar datos de diseño precisos al fabricante en forma de un diseño final preciso.

• Año Establecido
  --
• Tipo de negocio
  --
• País / Región
  --
• Industria principal
  --
• Productos principales
  --
• Persona jurídica empresarial
  --
• Empleados Totales
  --
• Valor de salida anual
  --
• Mercado de exportación
  --
• Clientes cooperados
  --