Guía para la terminología de PCB para Altium Designer

Entender más acerca del diseño de PCB empieza con aprender la jerga.

ALTIUM DESIGNER

Cuando esté trabajando con una herramienta de software de diseño de PCB, es mejor que sepa con qué está trabajando.

Independientemente de si recién empieza a trabajar en la industria del diseño de PCB o ya haya estado trabajando en ello por mucho tiempo, es muy probable que se tope con terminología que desconoce. En la industria del diseño electrónico, existen términos técnicos que probablemente jamás haya oído. Por ejemplo, si jamás ha diseñado un circuito flexible, tal vez no sepa que el material base de estos diseños es una película de polímero flexible. Asimismo, se usan palabras descriptivas que han existido por tanto tiempo que tal vez no sepa cuál es su origen. Por ejemplo, ¿por qué se denomina la placa de circuito impreso principal en las microcomputadoras una “placa madre” en vez de tener otro nombre?

Para ofrecerle ayuda, hemos compilado una lista de algunas de las palabras y términos que se usan más comúnmente en la industria del diseño de PCB. Si bien este glosario de PCB no es una lista completa, debería darle una idea de qué es qué.

Definiciones esquemáticas de PCB

Hay una abundancia de terminología en la industria del diseño de PCB, por lo tanto, una lista gigante podría ser algo abrumadora. Para facilitar esto, vamos a dividir estas listas en áreas de diseño de PCB generales. Para empezar, a continuación le presentamos un glosario de electrónica con algunos términos generales que se usan en toda la industria:

ASCII: Código americano estándar para el intercambio de información.

Ubicación de ensamblado: Una fábrica que monta componentes a las PCB.

Placa: Una placa de circuito impreso.

CAD: Diseño asistido por computadora (por sus siglas en inglés); las herramientas CAD se usan para diseñar PCB para fines de fabricación.

Circuito: Un grupo de componentes eléctricos que llevan a cabo una función específica al conectarlos entre sí.

Componentes: Dispositivos o partes representadas como símbolos en el esquema cuyas huellas físicas se colocarán en un diseño de PCB.

DFA: Diseño para montaje (por sus siglas en inglés); especificaciones de diseño que se centran en el proceso de ensamblaje de PCB.

DFM: Diseño para manufactura (por sus siglas en inglés); diseñar un PCB para que sea capaz de fabricarse.

DFT: Diseño para testabilidad (por sus siglas en inglés); diseñar un PCB de forma que se puedan llevar a cabo pruebas específicas.

EDA: Automatización de diseño electrónico (por sus siglas en inglés).

Conexión eléctrica: Cuando dos o más partes de un circuito están conectadas y transmiten señales eléctricas.

Ubicación de fabricación: Una fábrica que construye la PCB.

Circuito flexible: Una placa de circuito fabricada usando una película de polímero flexible que le permite doblarse para esquivar los impedimentos o para conectarse a otras placas y dispositivos.

Diseño de alta velocidad: El diseño de una placa de circuito impreso de forma que las señales de alta velocidad o alta frecuencia sean transferidas a la funcionalidad máxima sin causar la degradación de la señal por causa de la comunicación cruzada y otras interferencias.

IC: Circuito integrado (por sus siglas en inglés); un paquete electrónico que cuenta con varios componentes.

Proceso de fabricación: Un término general para referirse tanto a la fabricación de la PCB como a su ensamblaje.

MCM: Módulo multichip (por sus siglas en inglés); un paquete que contiene dos o más circuitos integrados que están conectados.

PCB multicapa: Una PCB hecha de más de dos capas (superior e inferior).

PCA: Conjunto de circuito impreso (por sus siglas en inglés).

PCB: Placa de circuito impreso (por sus siglas en inglés).

Conjunto de PCB: El proceso de soldar y adjuntar componentes a una PCB fabricada para convertirla en un PCA.

Placa de circuito impreso: Una estructura mecánica formada por capas de materiales dieléctricos centrales y capas de conexiones de metal para apoyar y conectar componentes eléctricos a circuitos completos.

Diseño de PCB: El proceso de trabajar en la disposición de una placa de circuito impreso usando un esquema.

Fabricación de PCB: El proceso de crear una PCB usando los materiales para la base.

Disposición de PCB: El proceso de colocar componentes y trazados de enrutamiento para crear una placa de circuito impreso.

Placa de cableado impreso: Lo mismo que una placa de circuito impreso.

Conjunto de cableado impreso: Lo mismo que un conjunto de circuito impreso.

SMD: Dispositivo de montaje en superficie (por sus siglas en inglés).

SMT: Tecnología de montaje superficial (por sus siglas en inglés).

Soldar: Una aleación usando un punto de fusión bajo que se emplea para unir metales, tal como una tira de un componente a los pads de metal en una PCB.

Sustrato: Una sustancia o capa subyacente a algo. En una PCB, está compuesto de materiales laminados según se indica bajo IPC-2221.

Tecnología de montaje superficial: Componentes cuyas tiras se sueldan a pads de superficie que representan su huella en la PCB.

Tecnología de agujero pasante: Componentes cuyas tiras se insertan y se sueldan en agujeros perforados que representan su huella en la PCB.

Placa de cableado: Una placa de circuito ensamblada con pines conectados físicamente entre sí mediante un proceso denominado “enrollado de alambre”.

Un diseñador de circuitos crea el diseño para empezar y dibuja el circuito usando una herramienta de captura esquemática, que representa los componentes y sus conexiones. Un diseñador de disposición de PCB usa el esquema para importar componentes y conexiones de red a una herramienta de diseño de PCB. Una vez que los haya importado, se usan las huellas y redes de los componentes para diseñar la disposición de la PCB. Aquí le presentamos algunas definiciones relacionadas con el proceso de captura esquemática:

Componentes activos: Componentes en una PCB que son capaces de controlar el flujo de corriente a través de una señal eléctrica externa, como los transistores.

ASIC: Circuito integrado para aplicaciones específicas (por sus siglas en inglés).

Condensador: Un componente electrónico pasivo que consiste en dos placas conductoras separadas por un dieléctrico aislante. Las placas almacenarán tensión hasta que sean descargadas.

Capacitancia: La cantidad de carga capaz de almacenarse a una tensión dada.

CMOS: Semiconductor complementario de óxido metálico (por sus siglas en inglés). Esta es una arquitectura de transistores común.

Corriente: La cantidad de carga que fluye más allá de un punto dado o mediante un dispositivo.

FPGA: Matriz de puertas programables (por sus siglas en inglés).

Impedancia: La medición de la oposición al flujo eléctrico en sistemas de corriente alterna en unidades de ohmios. Consiste en la resistencia y reactancia.

LED: Diodo emisor de luz (por sus siglas en inglés).

Redes: Las conexiones en un esquema que dan lugar a la conectividad entre los pines del componente.

Componentes pasivos: Las partes de la placa de circuito que no causan o controlan activamente señales como los IC, pero que en cambio tienen un efecto pasivo en el circuito. Algunos ejemplos de los componentes pasivos son los resistores y los condensadores.

Resistencia: La medición de la oposición al flujo eléctrico en sistemas de corriente continua medida en ohmios.

Resistor: Un componente diseñado para resistir una fracción de la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través del mismo.

Semiconductor: Un dispositivo electrónico como un transistor, diodo o IC fabricado usando materiales semiconductores.

SPICE: Programa de simulación con énfasis en circuitos integrados (por sus siglas en inglés); un simulador para analizar señales en un esquema.

Transistor: Un dispositivo de control de estado sólido activo, básico, que permite o no permite el flujo de corriente entre dos terminales, dependiendo de la tensión o la corriente que se le envía a un terminal tercero.

TTL: Lógica transistor-transistor (por sus siglas en inglés).

Voltio: Unidad de medida del potencial eléctrico entre dos puntos. Un potencial eléctrico de 1 voltio pasará 1 amperio de corriente mediante una carga resistiva de 1 ohmio.

Ponga las definiciones esquemáticas a trabajar

Ahora que hemos abordado algunos de los términos relacionados con diseñar las PCB y la captura esquemática, vamos a aprender sobre algunos aspectos específicos para crear un esquema.

• Abajo le ofrecemos algunos consejos para organizar su esquema de forma que pueda satisfacer las necesidades del diseño de alta velocidad mejor.

  Aprenda más acerca de las distintas consideraciones para crear un esquema.

• Le presentamos algunos detalles sobre cómo trabajar con componentes y otras funciones en el editor esquemático de Altium Designer.

  Aprenda más acerca de cómo usar el editor de captura esquemática en Altium Designer.

• Aquí puede encontrar un tutorial breve sobre cómo transferir información esquemática a la disposición de su PCB dentro de Altium Designer.

  Aprenda más acerca de cómo crear una disposición de Altium Designer usando su esquema.

Crear el esquema de un diseño de PCB

Glosario de diseño de disposición de PCB

Cuando haya completado su esquema, ya podrá empezar la distribución física del diseño de su PCB. Para empezar, va a desear aprender más sobre las piezas, procesos y materiales con los que va a trabajar:

Anillo anular: El anillo de metal enchapado que está alrededor de un agujero perforado en una PCB. El diámetro exterior es del tamaño del pad de metal, mientras que el diámetro interior es del tamaño del agujero acabado (enchapado).

BGA: Matriz de malla de bolas (por sus siglas en inglés); un paquete de componentes.

Tiras de componentes: Los pines metálicos de un componente eléctrico que conectan el interior del dispositivo a los pads para soldar de una PCB.

Colocación de los componentes: El proceso mediante el cual el diseñador de la PCB organiza modelos de componentes en un diseño de PCB usando un sistema de CAD.

Material conductor: Metal, como el cobre, que se usa para trazos, vías y pads en una PCB con el propósito de conducir señales eléctricas.

Conductores: Trazados o áreas sólidas de metal en una PCB que conducen señales eléctricas.

Cobre: Un metal que se usa en la fabricación de PCB debido a su baja resistencia a la conducción de señales eléctricas.

Área transversal: Un espacio 2D; se usa para ver las capas interiores y la construcción de una PCB.

Dieléctrico: Un material aislante que se usa en las PCB para limitar la interferencia eléctrica entre las capas adyacentes. Además, se utiliza entre placas de condensadores para prevenir que la corriente fluya por el dispositivo.

DIP: Paquete de doble hilera (por sus siglas en inglés), un paquete de componentes.

DRC: Control de las reglas de diseño (por sus siglas en inglés); se lleva a cabo para asegurarse de que el diseño no tenga espacios, dimensiones u otros impedimentos capaces de dificultar su fabricación.

Paquete de doble hilera: Un componente eléctrico con dos hileras de pines.

FCC: Comisión federal de comunicaciones (por sus siglas en inglés); organización que establece reglas y normas para las PCB que contienen dispositivos que irradian energía.

Disipador de calor: Un dispositivo mecánico que está conectado a un componente que produce calor para dirigirlo de forma que lo aleje de sí mismo.

Agujero: En una placa de circuito, la perforación será taladrada o fresada (enrutada) y es posible que esté o no enchapada. Se puede usado para fines de conducción, como con los vías, o para fines de ensamblaje.

Material aislante: Ver dieléctrico.

Capa: Las distintas capas metálicas de una PCB. Estas pueden ser capas de señal (trazado) o capas del plano. Si bien cada capa de metal cuenta con capas dieléctricas y/o pre-impregnadas de por medio, por lo general únicamente se refieren a “capas” en una PCB a las capas metálicas.

Pads: Pequeñas áreas metálicas en una PCB sobre o dentro de las cuales se soldarán las tiras o pines de los componentes, dependiendo de si los componentes son piezas de montaje superficial o de agujero pasante.

PLCC: Portador plástico de viruta de plomo (por sus siglas en inglés); un paquete de componentes.

QFP: Paquete plano cuádruple (por sus siglas en inglés), un paquete de componentes muy común.

Designadores de referencia: Identificadores o etiquetas únicas en una PCB para identificar a cada componente.

Ranura: Una perforación en la PCB que es rectangular en vez de ser redonda.

SOIC: Circuito integrado de pequeño contorno (por sus siglas en inglés), un paquete de componentes.

SOP: Paquete de contorno pequeño (por sus siglas en inglés), un paquete de componentes.

SOT: Transistor de contorno pequeño (por sus siglas en inglés), un paquete de componentes.

Máscara para soldar: Una capa aplicada a una PCB para enmascarar la soldadura de ciertas áreas. Se emplea primariamente para proteger la superficie de la placa y prevenir que la soldadura cree conexiones. Gran parte de la PCB estará enmascarada, a excepción de los pads de metal que tienen que soldarse.

Pasta de soldadura: Soldadura en forma de pasta que se pone sobre los pines de montaje de superficie de metal para fines de soldadura por reflujo.

Apilamiento El diseño de las capas de PCB, incluyendo tipo de material, dimensiones, etc.

TSOP: Paquete de contorno pequeño y delgado (por sus siglas en inglés); un paquete de componentes.

TSSOP: Paquete de contorno pequeño, encogido-delgado (por sus siglas en inglés); un paquete de componentes.

ZIF: Fuerza de inserción cero (por sus siglas en inglés); toma de corriente IC que agarra los pines IC usando una pequeña palanca después de la inserción, previniendo el desgaste del componente.

Después de que se hayan puesto los componentes en la placa de circuito impreso durante la fase de disposición, se deben enrutar los trazados del diseño. Aquí presentamos algunas definiciones que abarcan los distintos aspectos del seguimiento de enrutamiento de una PCB:

Perforación inversa (Backdrilling): También se conoce como perforación de profundidad de control y se usa para eliminar el barril no utilizado de un agujero pasante para eliminar fragmentos en las señales de alta velocidad no deseados.

Comunicación cruzada: Un fenómeno en el que una señal en un trazado se acopla capacitivamente a un trazado adyacente.

Conexión en cadena: Un método de trazado de enrutamiento para conectar dispositivos en serie.

Enrutamiento DDR: Las metodologías y topologías de seguimiento de los circuitos de memoria de doble velocidad de datos.

Enrutamiento de par diferencial: Un método para enrutar un par de trazados equilibrados para transportar señales diferenciales (iguales y opuestas) por medio de una PCB.

Guías: Cuando la información esquemática se transfiere por primera vez a la PCB, las redes están representadas por medio de “guías”. Posteriormente, estas guías se convierten en trazados de metal durante la parte de enrutamiento de trazado del diseño de PCB.

Enrutamiento de longitud que coincide: Los trazados de enrutamiento, tal como los dos trazados de un par diferencial para que coincidan con su longitud total dentro de tolerancias específicas.

Trazado: Las conexiones metálicas entre los pads y vías en una PCB que transportan las señales eléctricas.

Enrutamiento de trazado: El proceso en el que el diseñador de PCB crea los trazados en una PCB.

Ajuste del trazado: La introducción de un patrón de serpentina a un trazado para que su longitud coincida con la de otra.

Via: Un agujero pequeño perforado y enchapado en una PCB que permite conectar un trazado a otro en una capa diferente de la placa que son parte de la misma ruta de señal.

Entender más sobre el diseño de la PCB con PCB Glossary

Los siguientes recursos lo ayudarán a estar preparado mejor para la disposición de su PCB.

• Este breve tutorial le indicará cómo crear planos de potencia y planos a tierra utilizando Altium Designer.

  Aprenda más acerca de cómo crear planos de potencia y a tierra en Altium Designer.

• Descubra cómo Altium Designer puede ofrecerle un gran control sobre el ancho y el espaciado de las líneas de enrutamiento del trazado.

  Aprenda más acerca de cómo Altium Designer controlará la integridad de la señal de su diseño usando la configuración de anchos y espaciado del trazado.

• Al hacer el enrutamiento del trazado, puede obtener varias opciones distintas con Altium Designer. Aquí le presentamos algunas.

  Aprenda más acerca de las técnicas de enrutamiento que puede utilizar en Altium Designer.

Es un gran beneficio tener un sistema de diseño de PCB que tenga múltiples herramientas con las que trabajar sea fácil.

Altium Designer: Aumentando el nivel para un nuevo glosario de PCB

Una vez que el diseño de su PCB se haya completado, es hora de fabricarlo. A continuación le presentamos algunas de las definiciones de los términos con los que puede toparse al trabajar con los procesos de fabricación y ensamblaje de PCB:

Temperatura ambiente: La temperatura del aire que rodea un componente.

Material base: El material núcleo de una placa de circuito, tal como FR4.

Resina etapa B: Un sistema epoxi de un solo elemento que se usa en vez de combinar elementos para crear epoxi.

BOM: Lista de materiales (por sus siglas en inglés); una lista de todas las partes incluidas en un PCA. La BOM contendrá los designadores de referencia, los números de parte y las cantidades de cada parte, conjuntamente con la demás información que se necesita para construir la placa.

Archivo de perforación: Un archivo ASCII que contiene coordenadas X e Y para perforar agujeros en una placa de circuito.

Agujero perforado: Un agujero en una placa de circuito que puede estar enchapado con metal o que tal vez no esté enchapado.

Resina epoxi: Se emplea para recubrir y encapsular las PCB.

Archivo Excellon: Archivos ASCII que se usan con las máquinas de perforación, fresado y enrutamiento CNC.

FR4: Un material base que se usa para el sustrato de PCB que está formado por tela de fibra de vidrio tejida con un pegamento de resina epoxi resistente al fuego.

Prueba funcional: Un método para probar una placa ensamblada para asegurar que los circuitos operan siguiendo las especificaciones. La placa se prueba empleando una combinación de conectores y terminales de prueba.

Archivos Gerber: Archivos ASCII que contienen información de diseño de una PCB, incluyendo las coordenadas X e Y para los pads, vías, trazados y otros elementos que se requieren para crear una placa de circuito.

Sustancias peligrosas: Los subproductos peligrosos de sustancias químicas y materiales que se usan para fabricar las PCB.

Prueba en circuito: Un método para probar una placa de circuito ensamblada para detectar defectos de fabricación. La placa se prueba en un lecho de sondas para determinar si hay cortocircuitos, secciones abiertas, resistencia, capacitancia y otras funciones básicas.

JTAG: Grupo de acción conjunta de prueba (por sus siglas en inglés); un estándar de la industria para probar las PCB después de que sean fabricadas.

Áreas fuera de límite: Un área de una PCB donde el trazado de rutas, vías, componentes u otros dispositivos mecánicos no está permitido. Los mismos pueden administrarse con áreas fuera de límite en el sistema de CAD.

Laminado: El laminado es el resultado de la laminación, que es el proceso de combinar los materiales núcleo de la PCB, tal como el FR4, con las capas de cobre y pre-impregnado usando calor y presión.

Soldadura fundida: Soldadura que se funde y está lista para que una PCB pase por ella con el propósito de soldar las tiras de los componentes.

Panel: Una placa de tamaño y forma estándar que contiene múltiples PCB para la fabricación adjunta dentro de la misma. Esto permite que se fabrique la mayor cantidad de PCB más pequeñas de la forma más eficaz.

Enchapado: El proceso electroquímico de recubrir los pads metálicos al igual que el interior de los agujeros perforados usando metal en una PCB.

Pre-impregnado: Las capas en una acumulación de PCB están compuestas de FR4 que no está curado para unir el material núcleo y la lámina de cobre, y para que estén listos para ser endurecidos usando calor y presión durante el proceso de fabricación.

Orden de compra: Un método para ordenar materiales y partes.

Soldadura de reflujo: El proceso mediante el cual la pasta de soldadura que se aplica a las tiras de los componentes de ensamblado en la superficie se pasa por un horno para que se funda y sea refluida para que cree una unión de soldadura buena.

Unión de soldadura: La fundición de la soldadura para combinar la tira del componente metálico al pad metálico de la PCB.

Pines con resorte: Pines que contienen resortes. Frecuentemente, estos se usan para los lechos de pruebas en el circuito, por lo tanto, el pin estará formando una buena conexión al metal que se necesita probar constantemente.

VIPPO: Via en pad enchapado (por sus siglas en inglés). Una estructura de vía recubierta con cobre para que la soldadura no penetre en el vía.

Soldadura por ola: Un baño de soldadura fundida por el que se pasa un PCB para soldar las tiras de los dispositivos de agujero pasante.

No se conforme con algo que sea inferior a lo mejor; Altium Designer.

Hay mucha información en el mundo del diseño de PCB que debe comprender, y estas definiciones son tan solo el principio. Observe cómo usar Altium Designer puede ayudarlo con todos los aspectos de su diseño.

• El editor de captura esquemática de Altium Designer es sencillo para aquella persona que lo use por primera vez, mientras es lo suficientemente poderoso para los diseños más complicados.

  Vea cómo la captura esquemática de Altium Designer es intuitiva y fácil de aprender.

• Debido al entorno de diseño unificado, es sencillo trabajar entre el esquema y la disposición en Altium Designer.

  Descubra cómo el entorno de diseño unificado y exclusivo de Altium Designer sincroniza el esquema y la disposición fácilmente.

• Emplee el motor 3D nativo de Altium Designer para verificar y trabajar con la ubicación de sus componentes antes de pasar a la fabricación, aprovechando la posibilidad de trabajar con presupuestos más pequeños y menos tiempo de diseño.

  Descubra cómo el motor 3D nativo de Altium Designer hace que trabajar y verificar la colocación de los componentes de su disposición sea algo sencillo.

• Altium Designer le ofrece varias opciones de enrutamiento distintas, gracias a lo cual su trabajo como diseñador de PCB será más fácil.

  Descubra cómo el enrutamiento interactivo inteligente de Altium Designer hará que trabaje de manera más productiva.

Diseñar una placa de circuito impreso no es algo simple. Es necesario que entienda todos los aspectos de lo que está haciendo y no puede utilizar nada que sea inferior al mejor software de diseño de PCB disponible: Altium Designer.