¿Qué es la placa de circuito impreso?
Una placa de circuito impreso (PCB) es un conjunto electrónico que utiliza conductores de cobre para crear conexiones eléctricas entre componentes y proporcionarles soporte mecánico. Los PCB están hechos de material no conductor con líneas conductoras impresas o grabadas. Luego, los componentes electrónicos se montan en la placa y las pistas conectan los componentes para formar un circuito de trabajo.
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Los PCB se fabrican aislando la capa conductora de lámina de cobre de la superficie a través del material aislante de la base de la placa, lo que permite que la corriente fluya a través de varios componentes a lo largo de una ruta prediseñadas, logrando en última instancia funciones como generación de energía, amplificación, atenuación, modulación, demodulación y codificación.
Comprender cómo funciona una placa de circuito impreso debe comenzar con su composición. Toda la placa PCBA está compuesta por placas y componentes desnudos, como microchips, resistencias, condensadores y conectores. Los fabricantes unen componentes a la PCB mediante montaje por soldadura u otras técnicas. Tomemos, por ejemplo, una PCB de un solo lado, una placa que tiene componentes electrónicos y cables en un solo lado de la placa. Por lo general, montamos los componentes en una placa no conductora mediante tecnología de ensamblaje SMT o tecnología de ensamblaje PCBA DIP y los conectamos a través de pequeños caminos llamados pistas. Las pistas permiten que los componentes eléctricos de todo el tablero funcionen energizándolos. No todos los dispositivos de hardware se montan directamente en la PCB; componentes como monitores y cámaras se conectan a la PCB mediante conectores macho y cables planos.
El principio de funcionamiento de las placas de circuito de doble cara y multicapa es introducir gas de proceso (Ar, N2, O2, etc.) en el enlace de alto vacío y el gas se ioniza en plasma. Bajo la acción del campo eléctrico, estos plasmas se mueven hacia alto potencial y bajo potencial respectivamente. Los grupos atómicos que se mueven hacia el bajo potencial bombardean el objetivo (cobre), de modo que los átomos de cobre se desprenden del cobre y finalmente se cubren sobre el sustrato (FRP), es decir, el laminado revestido de cobre. Este es un método físico tradicional, que tiene las ventajas de no contaminar y tener una tecnología madura. La desventaja es que la eficiencia es lenta y el ciclo largo. Si desea realizar rápidamente el proceso de fabricación de PCB, puede colocar el patrón grabado con anticipación y luego formar la PCB de la manera anterior, y el orificio interior para la conexión también se puede recubrir con cobre metálico para metalizarlo.
Ventajas de las placas de circuito impreso
Una solución compacta
Una placa de circuito impreso puede contener varias piezas y elementos. Debido a que utilizan pistas de cobre en lugar de cables reales, permiten obtener los mismos tipos de resultados sin utilizar cables portadores de corriente. Las tablas son más pequeñas y no tan voluminosas. Esta es una de las razones por las que tantos tipos diferentes de dispositivos electrónicos son más pequeños que en el pasado. Los PCB han ayudado a impulsar la tecnología de diferentes maneras. Ahora es posible tener circuitos muy complicados en paquetes muy pequeños.
Ahorro de tiempo y energía
Uno de los mejores beneficios de utilizar placas de circuito impreso es la cantidad de tiempo que se puede ahorrar. Conectar componentes tradicionalmente lleva mucho tiempo, mientras que la placa de circuito tardará mucho menos en ensamblarse una vez que se complete el diseño. La fase de diseño es a menudo la que lleva más tiempo en las placas de circuito impreso, pero incluso esto se puede reducir si se utiliza el tipo de software adecuado para su creación. AdvancedPCB en realidad ofrece a los clientes un software gratuito llamado PCB Artist. Es fácil e intuitivo de usar y proporciona una forma relativamente sencilla de diseñar y probar la placa de circuito impreso antes de pasar al resto del proceso.
Sin conexiones sueltas
Las conexiones en la placa de circuito impreso se realizan a través de las pistas de copia y, siempre que se hayan fabricado correctamente, no tendrás que lidiar con cortocircuitos ni conexiones sueltas. Compare esto con otros métodos que utilizan cables reales, que podrían aflojarse cuando se mueve la placa. En algunos casos, el propio cable puede tener un problema de conexión. Todo esto puede resultar difícil de rastrear y localizar el origen del problema real. Con las placas de circuito impreso, este tipo de problemas no existen. Si hay problemas con la placa, suele ser fácil de diagnosticar y reparar.
Una opción confiable
No es casualidad que hoy en día tantas empresas y particulares utilicen placas de circuito impreso. Son una solución confiable que puede funcionar para una amplia gama de usos y productos, tanto grandes como pequeños. Pueden durar mucho tiempo si se fabrican correctamente, lo que dará a las personas más confianza con los dispositivos electrónicos que utilizan. Esto es cierto ya sea que ese dispositivo sea un teléfono, una computadora o un equipo de grado militar que se utiliza en un entorno poco indulgente.
Bajos Costos
Por supuesto, cuando se trata de crear y fabricar diversos tipos de aparatos eléctricos, el coste es muy importante. Afortunadamente, una vez que la placa de circuito ha sido diseñada y probada para garantizar que funciona correctamente, la producción en masa es muy asequible. En la mayoría de los casos se utilizan menos componentes, lo que ayuda a reducir el costo a un nivel asequible para la mayoría de las empresas.
Tipos de placas de circuito impreso
En general, los tableros se pueden clasificar en tres categorías: rígidos, flexibles o con núcleo metálico.
Los tableros rígidos suelen ser la gran mayoría de los tableros que encontrará un diseñador, donde el diseño del tablero está contenido dentro de un sustrato rígido creado a partir de un proceso de laminación de alto calor y presión. El material común para estos tableros es FR-4, pero dependiendo de las necesidades particulares del diseño, este puede modificarse para enfatizar o mejorar ciertas características del tablero.
Los tableros flexibles están compuestos de un material menos rígido que permite una deflexión mucho mayor. El material recuerda al tacto a un rollo de película y el grosor del tablero suele ser mucho menor que el de un tablero rígido estándar. Si bien ya se observa un uso importante, existe la esperanza de que las placas flexibles marquen el comienzo del siguiente paso de la tecnología portátil y eliminen las actuales limitaciones planas inherentes a los dispositivos de placas rígidas.
Una PCB con núcleo metálico es una especie de rama de los diseños de placas rígidas, con una mayor capacidad para disipar el calor por toda la placa para proteger los circuitos sensibles. Este estilo puede ser una opción para diseños de alta corriente para evitar el desgaste térmico y las fallas.
Dondequiera que exista electromagnetismo controlado, las placas de circuito impreso forman la infraestructura para mantenerlo. Por supuesto, las placas de circuito no surgen simplemente de la nada: su diseño y fabricación son en sí mismos una enorme tarea de ingeniería.
El proceso de diseño de placas de circuito impreso
Antes de poder construir una placa de circuito impreso, es necesario diseñarla. Esto se logra utilizando herramientas CAD de diseño de placas de circuito PCB. El diseño de PCB se divide en dos categorías principales: captura esquemática para crear la conectividad de los circuitos en un diagrama y luego diseño de PCB para diseñar la placa de circuito física real.
Desarrollar las piezas CAD de la biblioteca
El primer paso es desarrollar la biblioteca de piezas CAD necesarias para el diseño. Esto incluirá símbolos esquemáticos, modelos de simulación, huellas para el diseño de PCB y modelos de pasos para la visualización de placas de circuito impreso en 3D. Una vez que las bibliotecas estén listas, el siguiente paso es crear la representación lógica del circuito en un esquema. Las herramientas CAD se utilizan para colocar los símbolos en una hoja esquemática y luego conectarlos para formar el circuito.
Al mismo tiempo, se ejecuta una simulación de circuito para verificar que el diseño funcionará eléctricamente de la forma prevista. Una vez completadas estas tareas, las herramientas de esquema enviarán sus datos de conectividad a las herramientas de diseño.
Disposición
En el lado del diseño de PCB, la conectividad esquemática se recibe y procesa como redes que conectan dos o más pines de componentes. Con un esquema de la forma prevista del tablero en la pantalla, el diseñador de diseño colocará las huellas de los componentes en las ubicaciones correctas. Una vez que estos componentes estén organizados de manera óptima, el siguiente paso es conectar las redes a los pasadores dibujando las trazas y los planos entre los pasadores. Las herramientas CAD tendrán reglas de diseño integradas que evitarán que los rastros de una red toquen otra red, además de controlar muchos otros anchos y espacios necesarios para un diseño completo. Una vez que se completa el enrutamiento, las herramientas de diseño se utilizan nuevamente para crear dibujos de fabricación y los archivos de salida que el fabricante utilizará para construir la placa.
El diseño y fabricación de una placa de circuito es un proceso paso a paso: creación y simulación de esquemas, configuración de rejillas de diseño de PCB y DRC, colocación de componentes, enrutamiento de PCB, planos de potencia y, finalmente, ensamblaje de la lista de materiales y construcción de la placa.
Estructura y aplicaciones de la placa de circuito impreso.
Muchas de las características de rendimiento importantes de una PCB se definen en el apilamiento o disposición de las capas de la PCB. El apilamiento de capas se construye con capas alternas de material conductor y aislante, y con capas alternas de núcleo y preimpregnado (dos tipos de dieléctricos utilizados en el apilamiento de capas). Las propiedades dieléctricas y mecánicas del núcleo y el preimpregnado determinarán la confiabilidad y la integridad de la señal/potencia en el diseño, y deben seleccionarse cuidadosamente al diseñar aplicaciones de alta confiabilidad. Por ejemplo, las aplicaciones militares y médicas necesitan diseños altamente confiables que puedan implementarse en entornos hostiles, y una PCB para un sistema de telecomunicaciones podría requerir un laminado de PTFE de bajas pérdidas en un paquete pequeño.
A continuación se muestra un ejemplo de una pila de PCB. En este ejemplo, la acumulación implementa una estructura de capas 4-con dos capas planas internas (L02_GND para tierra y L03_PWR para energía). Este tipo de acumulación es apropiado para dispositivos IoT, sistemas integrados livianos y muchos otros diseños que utilizan protocolos de alta velocidad. La disposición del plano interno ayuda a garantizar la integridad de la energía y al mismo tiempo proporciona cierto blindaje contra EMI externa. Las capas del plano interno también proporcionan una referencia consistente para señales de impedancia controlada. Este tipo de apilamiento es típico de muchos diseños y suele ser un punto de partida para muchas placas de circuito impreso modernas.
Componentes comunes de las placas de circuito impreso
Las placas de circuito impreso están hechas de una variedad de materiales de PCB y componentes eléctricos. Los componentes comunes de PCB incluyen:
Resistencias
Las resistencias transmiten una corriente eléctrica para producir un voltaje y disipar la energía eléctrica en forma de calor. Vienen en una variedad de materiales.
Condensadores
El trabajo de un capacitor es mantener una carga eléctrica dentro de la placa y luego liberarla cuando se necesita más energía en otra parte del circuito. Los condensadores normalmente funcionan recolectando cargas opuestas en dos capas conductoras que están separadas por un material aislante.
Inductores
Son similares a los condensadores en que almacenan energía. Sin embargo, a menudo se utilizan para bloquear señales dentro de la PCB, como interferencias de otro dispositivo electrónico.
Transistores
Un transistor es un amplificador. Se utiliza para cambiar o controlar las señales electrónicas en una placa. Hay varias versiones diferentes de transistores disponibles, pero el más común es el transistor bipolar.
Transformadores
Se utilizan para transferir la energía eléctrica de un circuito a otro mediante un aumento o disminución del voltaje.
Diodos
Un diodo permite que la corriente eléctrica fluya en una dirección, pero no en la otra. Como resultado, se utilizan diodos para evitar que la corriente eléctrica fluya en la dirección incorrecta y dañe la placa y el dispositivo. La forma más popular de diodo es el LED (que significa diodo emisor de luz).
Sensores
Estos dispositivos se utilizan para detectar cambios en las condiciones ambientales y generar una señal eléctrica que corresponde al cambio. Luego, esta señal se envía a otros componentes de la placa de circuito. Los sensores convierten un elemento físico como el movimiento de la luz, la calidad del aire o el sonido en energía eléctrica.
Capas de PCB comunes
Cada tipo de PCB contiene un número diferente de capas que contribuyen a su funcionalidad. Sin embargo, no importa qué tipo de PCB elija, cada placa contiene la misma base esencial. Esto significa que todos los PCB contienen las siguientes cuatro capas:
capa de sustrato
Suele estar hecho de fibra de vidrio, lo que le da rigidez a la tabla. Las capas de sustrato también se pueden hacer con epoxis, pero carecen de la durabilidad que proporciona la fibra de vidrio.
capa de cobre
Como era de esperar por el nombre, la capa de cobre de una PCB está hecha de una fina capa de lámina de cobre que se lamina a la placa mediante calor.
Cuando hablamos de diferentes "capas" de PCB, nos referimos a cuántas capas de cobre constan. Por ejemplo, una PCB de una sola cara solo tendrá una capa de material conductor en un lado de la placa. En este escenario, el otro lado del tablero se utiliza para incorporar diferentes componentes electrónicos. Mientras tanto, una PCB de doble cara montará el cobre conductor y los componentes en ambos lados de la placa.
El espesor de la capa de cobre estará determinado por la cantidad de energía que la PCB necesita soportar. Los PCB que necesitan manejar un mayor nivel de energía tendrán un nivel de cobre más grueso.
Capa de máscara de soldadura
La capa de máscara de soldadura se coloca encima del cobre y proporciona a la mayoría de los PCB su color verde. Esta capa aísla el cobre y asegura que no entre en contacto con ningún otro elemento.
Capa de serigrafía
La capa de serigrafía se agrega principalmente para beneficio de los humanos. Implica agregar letras, números y símbolos al tablero para que sea más fácil para los usuarios comprender la funcionalidad de los diferentes pines y LED.
Nuestra fábrica
Sihui Fuji Electronics Technology Co., Ltd. Fundada en 2009, se ha centrado en la producción confiable y a largo plazo de placas de circuito durante 14 años. Con la solidez de producción de pruebas allegro, producción en masa, múltiples nombres de productos, varios lotes y tiempos de entrega cortos, brinda servicios integrales integrales para satisfacer las necesidades de los clientes en la mayor medida posible. Es un fabricante chino de placas de circuitos electrónicos con amplia experiencia en gestión de calidad de empresas japonesas. Negocio.
Preguntas frecuentes
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