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PCB: ¿Qué es una placa de circuito impreso?

Una placa de circuito impreso o PCB es esencialmente una placa que conecta componentes electrónicos. Es el componente básico de cualquier diseño electrónico y se ha desarrollado a lo largo de los años en un componente muy sofisticado. En 1925, Charles Dukas, de EE. UU., Creó y patentó una forma de electrochapar una trayectoria eléctrica sobre una superficie aislada. La placa de circuito impreso nació, abriendo la puerta a diseños más pequeños, más simples y menos engorrosos.

Paul Eisler, un refugiado austriaco a Gran Bretaña en 1936, es considerado el verdadero fundador de la PCB. Desarrolló y patentó una serie de aplicaciones que finalmente atrajeron la atención de los militares estadounidenses. El resto, como ellos dicen, es historia.

Los PCB se han movido de tableros de una capa a los tableros de más de 20 capas que se encuentran en su teléfono inteligente. Tienen capas de interconexión que permiten reducir el tamaño general. Piense en los teléfonos móviles en los años 80 en lugar de los teléfonos inteligentes actuales.

title Para describir cómo se crea una PCB, hemos tomado una PCB estándar de 2 capas o de doble cara. Usando el software DesignSpark PCB para diseñar su PCB, se crean los archivos Gerber y NcDrill. Cada archivo Gerber representa un componente necesario para la fabricación de PCB, incluidas las capas de cobre, los datos de máscara de serigrafía y serigrafía, el perfil de PCB y los datos de la pasta de soldadura para producir una plantilla láser para el ensamblaje. El archivo NcDrill define la ubicación y el tamaño de cada orificio en la PCB, tanto PTH (orificio pasante) como NPTH (orificio pasante no pin).

El PCB de doble cara está hecho de vidrio epoxi (FR4) con lámina de cobre en ambos lados del vidrio epoxi. Esto generalmente se compra pre-preparado de los proveedores. El material FR4 es de fibra de vidrio y le confiere al tablero su rigidez. Para crear PCB de varias capas, las combinaciones del material prefabricado se presionan junto con otras capas o FR4 con revestimiento de cobre (Prepreg) que se utilizan para aislar las capas de cobre entre sí.

titleEn la etapa de diseño de PCB, utilizando el software DesignSpark, se crea un simulacro o un archivo DRL. Este es el archivo de exploración que contiene la información utilizada para perforar los orificios necesarios.

En este punto no hay conexión eléctrica entre las capas. Las paredes de los orificios necesitan capas de cobre. Como las paredes no son conductoras, una capa de cobre se deposita químicamente sobre las paredes del agujero. Este proceso, conocido como galvanoplastia, se repite hasta que el espesor del cobre alcanzado es óptimo para la conectividad, típicamente 25um.

El tablero está cubierto con foto-resistir. Este es un material suave, foto-sensible. La película de cobre se coloca sobre el tablero, se alinea con los taladros y el tablero se expone a la luz UV. Las áreas no expuestas de resistencia se eliminan al pasar las placas a través de una solución de revelador que deja visible el patrón de la pista de cobre / almohadilla en la placa.

El siguiente paso es depositar un recubrimiento sobre el cobre expuesto, este recubrimiento protege el cobre en las vías, los orificios de los componentes y los rastros para que no se eliminen durante la etapa de grabado.

El fotorresistente se quita (químicamente) del tablero. Ahora es el momento de eliminar todo el cobre químicamente. El químico solo eliminará el cobre y no el cobre protegido por el recubrimiento. Ahora se retira el recubrimiento, exponiendo todas las trazas y las almohadillas de los componentes, vías, etc. Este es el circuito de PCB fundamental.

titleA la capa de soldermask se agrega a ambos lados. Generalmente es verde, aunque otros colores son comunes. Usando un proceso similar al fotorresistente, las áreas para soldadura están expuestas.

La máscara de sol aísla el cobre y solo creará un contacto donde esté expuesto. También actúa como un protector contra la oxidación y corrosión del cobre. Las capas de máscara de soldadura incluirán espacios libres alrededor de trazas, vías, etc.

Para identificar el PCB, a menudo a los desarrolladores les gusta agregar imprimir al PCB. Esta pantalla de seda se agregará en esta etapa utilizando tinta epoxi. Por lo general, esto es blanco, aunque hay muchas opciones de colores disponibles.

Se aplicará una capa de oro, plata o soldadura en las almohadillas de cobre a todas las almohadillas, vías, etc. de componentes, dando el acabado esperado para el cliente. Esto mejora la capacidad de soldadura y protege estas superficies de la oxidación. Este es el acabado final de la superficie.

 

Las placas base, sin tener en cuenta su apariencia agresiva, militar o minimalista, son el elemento más importante de nuestros ordenadores, ¿pero sabemos todo lo que necesitamos sobre ellas? Las diferentes líneas de nuestra placa base que parecen cables son las conexiones del circuito impreso que hay en la placa. Las Placas de Circuito Impreso (PCB) están en todos los dispositivos electrónicos de la actualidad.

Antes de la aparición de las PCB y la extensión de su uso, los componentes electrónicos estaban repletos de cables, circuitos integrados y resistencias que se repartían por todo el chasis. Para hacer estas PCB se sigue un proceso similar al de los procesadores, aunque con un menor nivel de complejidad.

Un complejo proceso de fabricación que reduce el tamaño de los circuitos de nuestros dispositivos

Tiras de fibra de vidrio son apiladas y después son tratadas con una resina para que se queden pegadas unas a otras, convirtiéndose en un bloque sólido. Después, se coloca cobre a ambos lados y se cubren con un químico fotorresistente.

Tras esto se superpone un patrón con los trazos dónde se desean que vayan en la placa y se expone a la luz ultravioleta. Cuando acaba este proceso se “limpia” la PCB y se queda el cobre en las zonas dónde habíamos puesto el patrón. Así es como comienza el proceso de fabricación de una PC, pero no olvidemos que es una estructura de capas y los patrones visibles no tienen por qué ser iguales en el interior -no intentes nunca añadir por tu cuenta agujeros a una PCB.

Durante el proceso de fabricación estas capas no sólo reciben patrones de interconexión, también tienen conexiones a diferentes componentes capacitivos como resistencias o condensadores, a otras capas de la propia PCB o a controladores de los diferentes puertos de entrada salida que se precisarán en el dispositivo electrónico. Todos estos componentes estarán soldados a placa, siguiendo un proceso diferente del de las conexiones “cableadas”.

Gracias a sus posibilidades podemos tener dispositivos cada vez más pequeños

Las PCB no son sólo utilizadas para la creación de las placas base, si bien son el mejor ejemplo que hemos podido utilizar para ver toda la utilidad que tienen. También son fundamentales en dispositivos electrónicos como los smartphones, en estos dispositivos el proceso se ha llevado aún más allá y son PCB “de doble cara” dónde en cada cara de la placa hay unos componentes totalmente diferentes. Esto consigue reducir en gran medida el espacio utilizado y poder hacer, así, dispositivos más pequeños.

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