¿Qué es un PCB o Placa de Circuito Impreso?

En este artículo conocerás qué significa PCB o placa de circuito impreso, su historia y descubrirás cómo Altium Designer hace más fácil la creación de circuitos PCB mediante la conexión de componentes. 

¿Qué es un PCB? La definición de la Placa de Circuito Impreso

Si te preguntas qué es un PCB, sus siglas en inglés corresponden a placa de circuito impreso ("printed circuit board" en inglés), y se define como un circuito cuyos componentes y conductores están contenidos dentro de una estructura mecánica. Las funciones conductoras incluyen trazas de cobre, terminales, disipadores de calor o conductores planos. La estructura mecánica se hace con material laminado aislante entre capas de material conductivo. A su vez, la estructura general es chapada y cubierta con una máscara de soldadura no conductora y una pantalla de impresión para la ubicación de leyenda de componentes electrónicos.

La placa de circuito impreso está construida por capas que se alternan de cobre conductor con capas de material aislante no conductor. Durante la fabricación, se graban las capas de cobre internas dejando trazas de cobre intencionadas para conectar los componentes de circuito. Una vez laminado el material de aislamiento este es grabado a las capas de cobre y así sucesivamente, hasta que la placa de circuito impreso esté completa.

Los componentes se agregan a las capas externas de la placa de circuito impreso o PCB cuando todas las capas se han grabado y laminado juntas. Las partes de montaje superficial se aplican automáticamente con robots y las partes con orificio pasante se colocan manualmente. Una vez hecho esto, todas las partes se sueldan en la placa utilizando técnicas tales como reflujo o soldadura por ola. El montaje final se chapa después de aplicar la máscara de soldadura y la pantalla de impresión de la leyenda.

En resumen, un PCB o placa de circuito impreso se define como un circuito cuyos componentes y conductores están contenidos dentro de una estructura mecánica. Pero vayamos más allá en la explicación de qué es un PCB. 

Conoce el significado de PCB y haz circuitos PCB mediante la conexión de componentes

ALTIUM DESIGNER

Altium Designer es la herramienta de diseño de PCB más poderosa, moderna y fácil de usar para uso profesional.

Una placa de circuito impreso (PCB) integra componentes y conductores

Historia de las tarjetas de circuito impreso en el panorama de hoy

Antes de que podamos conseguir responder qué es un PCB o placa de circuito impreso, es importante entender de dónde provienen las PCB. Ha sido un viaje tremendo hacia los diseños de HDI con cientos de orificios y PCBs cuyas conexiones eléctricas están impulsando todo, desde teléfonos inteligentes y monitores de ritmo cardíaco hasta cohetes. El proceso, desde la placa de cableado a PCBs flexibles, y donde sea que nos lleve la tecnología en el futuro, ha sido divertido.

Antes de las placas de circuito impreso, los circuitos eléctricos se construían uniendo los cables individuales a los componentes. Los caminos conductores se lograban al soldar componentes metálicos junto con cables. Los circuitos más circuitos podían contener muchos componentes electrónicos con muchos cables. La cantidad de cables era tan grande que podían enredarse y ocupar un gran espacio dentro de un diseño. La depuración era difícil y la fiabilidad se veía afectada. Así mismo, la fabricación era lenta y los múltiples componentes y sus conexiones por cable se soldaban manualmente. 

Las reglas de red para el diseño de PCB se establecen a medida que se dibuja el esquemático

Conecta los componentes con redes en las placas de circuito impreso con Altium Designer

Elimina la necesidad de cables usando cobre para enrutar redes en las capas tu placa de circuito impreso. Desde el esquema, coloca los componentes y conecta los pines a las capas de la placa con una cuidadosa colocación de las redes. Empieza con el autoenrutamiento y luego realiza el enrutamiento manual para las redes importantes. Altium Designer te ayuda con el enrutamiento de múltiples redes.

• Evalúa los cables vs redes en el circuito actual. Descubre las ventajas y desventajas de diseñar con placas experimentales.
   
• Consulta tu esquema para evaluar necesidades del apilado de capas y descubre cómo conseguir un apilado de capas correcto. 
   
• Empieza con el enrutamiento una vez que se hayan colocado los componentes. Aplica las mejores prácticas de enrutamiento para placas de circuito impreso después de que el enrutamiento automático llegue a su máximo. 

Una vez que hayas estimado la cantidad de nodos dentro de tu esquema y hayas evaluado las necesidades de enrutamiento de tu circuito, es hora de considerar las reglas y restricciones de diseño. 

Placas de circuito impreso: desde el esquema hasta la colocación y enrutamiento de componentes

Hoy en día, el software de diseño de placas de circuito impreso (PCB) ofrece capacidades de captura de esquemas que te permitirán convertir tus placas y sus componentes en placas de circuito impreso. A partir de estos esquemas, los diseñadores de PCB distribuyen los componentes en una placa virtual cuyas dimensiones han sido especificadas por el ingeniero mecánico del equipo de diseño. A continuación, se colocan los componentes y se realiza el enrutamiento siguiendo las reglas de diseño para atenuar el ruido. Este resultado es posible gracias a la cuidadosa colocación de los planos de tierra y la planificación de la impedancia.

Los dispositivos electrónicos modernos tienen muchas restricciones, desde circuitos de PCB flexibles hasta componentes de montaje en superficie y ensamblajes complejos. Sin embargo, es posible simplificar el proceso de fabricación gracias a un software capaz de garantizar un seguimiento preciso y seguro de orificios, pistas y materiales. El diseño de estos dispositivos también se mejorará con la captura esquemática, una función que permite una fácil conversión de archivos de datos durante todo el proceso de diseño.

El enrutamiento de pares diferenciales se establece en el Panel de propiedades

Aprovecha un entorno de software CAD para mapear circuitos a los diseños

Los diseñadores de placas PCB consultan con los diseñadores de circuitos para determinar las mejores prácticas para la colocación de componentes, el apilado de capas, las especificaciones de la red y la selección del material base. La contratación y la cadena de suministro son dos factores a tener en cuenta a la hora de elegir estos materiales. Es por eso, las bibliotecas de componentes integradas en la herramienta de diseño brindan información de abastecimiento y coste junto con los parámetros eléctricos. Esto ayudará a los proveedores de fabricación a garantizar que los materiales elegidos al apilar las capas estén en línea con los procesos de fabricación prácticos.

• Captura los circuitos en tu herramienta esquemática. Un viejo dicho: El mejor software para esquemáticos facilita la sincronización de esquemas con la PCB
   
• Utiliza el software de CAD con bibliotecas compartidas. Empieza a unificar la gestión de bibliotecas de PCB. 
   
• Integra las restricciones dimensionales y eléctricas del producto. Unifica y personaliza tus diseños con reglas y consultas personalizadas consistentes y flexibles.

A partir de tus huellas y dimensiones máximas, aprovecha el entorno unificado de Altium para incorporarlos de acuerdo con las reglas de diseño.

Diseña placas de circuito impreso (PCB) en el entorno unificado de Altium Designer

Año tras año, las placas de PCB seguirán creciendo en complejidad. Afortunadamente, el software de diseño también está continuamente ganando en eficiencia para simplificar los procesos de diseño. Cuando estás diseñando la PCB, transmitir a los fabricantes información precisa sobre dónde colocar el cobre y los orificios de la placa o cómo aplicar la pasta de soldadura debería ser la menor de tus preocupaciones. Por lo tanto, cuantas más capas tenga tu placa de PCB, más necesitarás el estándar dorado en el software CAD para tus estándares de cobre.

Altium Designer tiene todas las herramientas que necesitas para diseñar y construir tu placa de circuito impreso dentro de una plataforma unificada. Desde la captura esquemática hasta la fabricación pasando por la validación, desde la definición de dimensiones y los contornos del dibujo hasta el enrutamiento y las huellas de los componentes, Altium lo tiene todo cubierto. Esto permite que se puedan establecer reglas durante el diseño esquemático para definir las pistas de alta velocidad y, por lo tanto, proporcionar control de impedancia. Asimismo, los componentes se pueden seleccionar desde una biblioteca compartida para que se tengan en cuenta las limitaciones físicas y eléctricas al seleccionarlos. 

Define los pares diferenciales en la captura de esquemáticos con directivas de instrucción

Altium realiza diseños de circuitos de con herramientas unificadas

Ya no tienes que preocuparte de que los detalles del circuito que capturaste en tu esquemático no se integren en el enrutamiento. Es obvio que una placa de PCB y todos sus asociados tales como el sustrato, el cobre, los orificios, las capas y las trazas requieren de un proceso de fabricación cuidadoso. Sin embargo, puedes simplificar este paso asegurándote de tener resultados precisos y fáciles de leer.

Gracias a su entorno unificado, Altium integra una herramienta de diseño de PCB que permitirá a los diseñadores respetar con precisión las redes que yacen en el esquemático. Utiliza las directivas dentro de la captura esquemática para comunicar las restricciones de diseño a tu diseñador de PCB.  En cuanto a los contornos dibujados por tu equipo mecánico, se importan fácilmente a la herramienta de diseño de PCB de Altium. Las bibliotecas de componentes brindan una comunicación fluida y consistente a través de cada una de las herramientas en el entorno de diseño unificado. Finalmente, las calculadoras de impedancia cumplen con las especificaciones definidas en el diagrama.

• Obtén tu esquemático de forma correcta a la primera con la herramienta de Altium. Empieza a usar las reglas de diseño en el esquemático de Altium.
   
• Crea huellas de componentes para colocar en tu PCB. Define la ubicación de los componentes mediante el asistente de huella compatible con IPC. 
   
• Conecta tus componentes con funciones de enrutamiento. Dibuja redes para conectar tus componentes con modos de enrutamiento.
   
• Verifica el ajuste de la PCB con su equipo mecánico. Valida la forma y función de tu circuito con la integración mecánica de CAD.

El entorno unificado de Altium Designer proporciona todas las herramientas que necesitas en un solo lugar. Primero, gracias a la herramienta de esquemas, disponible en el directorio del proyecto, se captura tu diseño y se definen tus redes.

Durante este paso, también puedes configurar reglas y restricciones que se integrarán en el entorno de diseño de PCB dejando un informe para el diseñador del PCB. Además, los dibujos mecánicos se importan fácilmente al entorno unificado para garantizar la obtención de contornos más precisos.

Las bibliotecas de componentes ahora se comparten. Por lo tanto, ya no tendrás que hacer malabarismos entre varias herramientas CAD independientes. Cuando tienes bibliotecas de componentes compartidos en toda la empresa, tus diseñadores de circuitos pueden seleccionar componentes accesibles más adelante en el ciclo de diseño. De esta manera, puedes estar seguro de que el enrutamiento de tu PCB seguirá siendo relevante cuando esté listo para fabricarse.

El enrutamiento de redes se vuelve más avanzado con herramientas de cálculo de impedancia unificadas. Finalmente, los planos se definen lo antes posible desde el gestor de apilado de capas, de modo que las señales de alta velocidad se puedan enrutar en líneas de banda adyacentes al plano de tierra.

No vuelvas a caer en el pasado. Confía en el potente software de diseño de PCB para manejar tus tareas de proyecto más tediosas. Altium Designer, es el mejor software de su clase, to ayudará a diseñar y producir placas de circuito impreso que satisfagan las demandas del mercado electrónico actual.