Las placas de circuito impreso (PCB) son la base de la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos. Ya sean simples placas de una sola capa utilizadas en el mando de la puerta del garaje, o la placa de seis capas de su reloj inteligente, o las placas de 60 capas de muy alta densidad y alta velocidad utilizadas en superordenadores y servidores, las placas de circuito impreso son la base sobre la que se ensamblan todos los demás componentes electrónicos.
Los semiconductores, conectores, resistencias, diodos, condensadores y los dispositivos de radio son ensamblados y “se comunican” entre sí a través de la placa de circuito impreso (PCB).
Las PCB tienen atributos mecánicos y eléctricos que las hacen ideales para estas aplicaciones. La mayoría de las PCB fabricadas en el mundo son rígidas, aproximadamente el 90% de las PCB fabricadas hoy en día son placas rígidas. Algunas PCB son flexibles, lo que permite doblar y plegar los circuitos para darles forma, o a veces se utilizan cuando el circuito flexible sobrevive a cientos de miles de ciclos de flexión, sin que se rompan los circuitos. Estas placas de circuito impreso flexibles representan aproximadamente el 10% del mercado. Un pequeño subconjunto de estos tipos de circuitos son denominados circuitos flexibles rígidos, en los que una parte de la placa es rígida, ideal para el montaje y la conexión de componentes, y una o más partes son flexibles, lo que proporciona las ventajas de los circuitos flexibles mencionadas anteriormente..
Una tecnología de placas de circuito impreso que está surgiendo rápidamente, aparte de las anteriores, es la llamada placa electrónica impresa: circuitos normalmente muy sencillos y de muy bajo costo que reducen el gasto de embalaje electrónico hasta el nivel de poder desarrollar soluciones electrónicas para resolver problemas nunca antes considerados. Suelen ser utilizadas en la electrónica para aplicaciones vestibles, o en dispositivos electrónicos desechables, lo que abre muchas oportunidades a los diseñadores eléctricos creativos.
Las placas de circuito impreso convencionales pueden ser tan simples como una sola capa de circuitos o pueden llegar a tener cincuenta capas o más. Constan de componentes eléctricos y conectores unidos mediante circuitos conductores, normalmente de cobre, con el fin de dirigir las señales eléctricas y la energía dentro de los dispositivos y entre ellos.
Las placas de circuito impreso se desarrollaron a principios del siglo XX, pero su desarrollo tecnológico ha sido continuo desde entonces. El avance y la adopción generalizada de la tecnología de las placas de circuito impreso han sido paralelos al rápido avance de la tecnología de empaquetado de semiconductores y han permitido que los profesionales del sector inviertan en componentes electrónicos más pequeños y eficientes.
Fundada en 1977, Printed Circuits LLC se ha convertido desde entonces en un fabricante innovador de placas de circuitos impresos. Originalmente fabricando todo tipo de PCB, impulsaron la especialización en la fabricación de circuitos rígidos y flexibles a mediados de los años 90. Nuestra amplia selección de diseños de placas de circuito impreso nos permite servir a una gran variedad de industrias de todo el mundo, como la militar, médica, aeroespacial, informática, de telecomunicaciones y de instrumentación. A continuación, ofrecemos una visión general de las placas de circuito impreso para proporcionar información de fondo relevante sobre lo que hacemos.
Por qué Se Usan las Placas de Circuito Impreso?
En comparación con los circuitos tradicionales por cable, las placas de circuito impreso ofrecen una serie de ventajas. Su diseño pequeño y ligero es adecuado para usarlas en muchos dispositivos modernos, mientras que su fiabilidad y facilidad de mantenimiento hacen que sean idóneas para su integración en sistemas complejos. Además, su bajo costo de producción las convierte en una opción muy rentable.
Estas cualidades son algunas de las razones por las que las placas de circuito impreso se aplican en todos los sectores, incluidos los siguientes mercados:
Medicina
La electrónica médica ha sido beneficiada considerablemente con la introducción de las placas de circuito impreso. La electrónica de los ordenadores, los sistemas de imagen, las máquinas de resonancia magnética y los equipos de radiación siguen avanzando en tecnología gracias a la capacidad electrónica de las placas de circuito impreso.
El menor grosor y tamaño de las placas de circuito impreso flexibles y rígidas permite fabricar dispositivos médicos más compactos y ligeros, como audífonos, marcapasos, dispositivos implantables y cámaras realmente diminutas para procedimientos mínimamente invasivos. Las placas de circuito impreso rígidas y flexibles son una solución especialmente idónea cuando se busca reducir el tamaño de dispositivos médicos complejos, ya que eliminan la necesidad de cables flexibles y conectores que ocupan un espacio valioso en sistemas más complejos.
Aeroespacial
Las placas de circuito impreso rígidas, flexibles y rígido- flexibles se emplean comúnmente en la industria aeroespacial para paneles de instrumentos, tableros, controles de vuelo, sistemas de gestión de vuelo y de seguridad. El creciente número de avances en la tecnología aeroespacial ha aumentado la necesidad de placas de circuito impreso más pequeñas y complejas para su uso en aviones, satélites, drones y otros dispositivos electrónicos aeroespaciales. Los circuitos flexibles y rígidos ofrecen una excepcional durabilidad y capacidad de supervivencia en misiones gracias a la eliminación de conectores. Esto los hace adecuados para su uso en aplicaciones de alta vibración, mientras que su diseño pequeño y ligero reduce el peso total del equipo y, por consiguiente, las necesidades de consumo de combustible. Para aplicaciones en las que la fiabilidad es primordial, son una solución muy fiable.
Militar
En el sector militar, las placas de circuito impreso se utilizan en equipos frecuentemente expuestos a fuertes impactos, choques y vibraciones, como los vehículos militares, los ordenadores reforzados, las armas modernas y los sistemas electrónicos (por ejemplo, los sistemas de robótica, guía y puntería). A medida que la tecnología militar avanza para satisfacer la cambiante demanda de los clientes, cada vez más equipos integran tecnología informática avanzada, lo que requiere el rendimiento eléctrico y mecánico inherente a los embalajes flexibles y rígidos. Estos tipos de embalajes electrónicos pueden soportar miles de libras de fuerza-g sin fallar.
Industrial y Comercial
El uso de placas de circuito impreso en la electronica industrial y comercial ha revolucionado todo, desde la fabricación hasta la gestión de la Cadena de Suministro, aumentando la información, la automatización y la eficiencia. En general, son un medio fiable para dirigir los equipos en instalaciones cada vez más automatizadas, mejorando la producción y disminuyendo los costos de mano de obra. Las placas de circuito impreso flexibles y rígidas permiten que los fabricantes elaboren productos cada vez más pequeños y ligeros, con mayor funcionalidad y mucha más fiabilidad, como los drones, las cámaras, la electrónica móvil y los ordenadores resistentes.
Placas de Circuito Impreso Personalizadas
Casi todas las placas de circuito impreso son diseñadas a medida para su aplicación. Ya sea que se trate de simples placas rígidas de una sola capa como de complejos circuitos rígido flexibles o rígidos, las placas de circuito impreso son diseñadas con un software especial llamado CAD (diseño asistido por ordenador). El diseñador utiliza este software para colocar todos los circuitos y puntos de conexión, llamados vías, en toda la placa. El software sabe cómo debe interactuar cada uno de los componentes entre sí, así como cualquier requisito específico, como la forma en que deben soldarse a la placa de circuito impreso.
Cuando el diseñador termina, el software exporta dos componentes críticos, con los que construiremos sus placas. El primero se llama archivos gerber, que son archivos de arte electrónico que muestran cada circuito en el PCB, donde va exactamente, en cada capa de la placa. Los archivos gerber también contendrán archivos de perforación, que nos mostrarán dónde perforar exactamente los agujeros para hacer todas las conexiones de las vías de las que hablamos antes. También contendrán archivos de máscaras de soldadura y nomenclatura, que se discutirán más adelante, así como un archivo que nos muestra exactamente cómo cortar el perímetro de su placa.
Todos los diseñadores de placas de circuito impreso, ya sean rígidas, flexibles o rígidas-flexibles–utilizan estos archivos para comunicar a los fabricantes de placas de circuito impreso exactamente cómo quieren que se construyan sus placas. Incluyen otro elemento que es fundamental para el fabricante de placas de circuito impreso: una impresión de fabricación. La impresión de fabricación detalla cuidadosamente todos los requisitos de las placas, que no están en los archivos gerber. La impresión de fabricación, por ejemplo, detallará los materiales que vamos a utilizar para construir su placa, el tamaño de los agujeros que desean, cualquier instrucción o especificación de fabricación especial que debamos cumplir, e información diversa como el color de la máscara de soldadura o la nomenclatura que desean.
Con estos dos componentes, podemos construir una placa a medida, que cumpla exactamente los requisitos del cliente. Como las placas de circuito impreso son altamente personalizables, pueden diseñarse y fabricarse con distintas flexibilidades, tamaños y configuraciones para adaptarse a casi cualquier aplicación.
Materiales Para Placas De Circuito Impreso
Los principales materiales utilizados en la fabricación de placas de circuito impreso son los sustratos de fibra de vidrio o plástico, el cobre, la máscara de soldadura y la tinta de nomenclatura.
Sustratos de Fibra de Vidrio y Plástico
Las placas de circuito impreso pueden construirse sobre materiales de base rígidos o flexibles en función del diseño de la placa. Los PCB rígidos suelen utilizar FR4 o fibra de vidrio de poliamida, mientras que los circuitos flexibles y las capas flexibles rígidas-flexibles suelen utilizar películas de poliamida de alta temperatura.
Los sustratos de plástico más comunes para los circuitos flexibles son la poliimida (PI), el polímero de cristal líquido (LCP), el poliéster (PET) y el naftalato de polietileno (PEN). La finalidad del sustrato es proporcionar una base no conductora sobre la que se puedan construir los circuitos conductores y aislarlos entre sí. Los laminados de poliimida y LCP se utilizan normalmente en aplicaciones de alta fiabilidad o de alta velocidad de señal. Los laminados de poliéster y polietileno naftalato se eligen principalmente por su bajo costo, y por lo general se trata de una sola capa de circuitos.
Cobre
Debido a su alta conductividad eléctrica, el cobre es el material conductor más utilizado para los circuitos en las placas de circuito impreso. Todos los laminados descritos anteriormente vienen con finas láminas de cobre laminadas en una o ambas caras del plástico. El fabricante utiliza los archivos gerber suministrados por el diseñador para crear y grabar los circuitos de acuerdo con los requisitos del cliente. El grosor y el número de capas necesarias dependen en gran medida de la aplicación a la que se destine la placa de circuito impreso. Las placas de circuito impreso multicapa se construyen alternando capas de circuitos de cobre y materiales aislantes para completar la placa.
Máscara de soldadura
La máscara de soldadura es un líquido, normalmente un material epoxi, que se aplica a las capas exteriores de las placas de circuito impreso rígidas. También se suele utilizar en las secciones rígidas de las placas de circuito impreso flexibles. La máscara de soldadura está diseñada principalmente para aislar los circuitos de cobre en las capas exteriores de la oxidación del medio ambiente. La máscara de soldadura también está diseñada para controlar y retener el flujo de soldadura cuando los componentes se ensamblan a la PCB. Sin la máscara de soldadura, la soldadura líquida podría fluir hacia la superficie de la placa de circuito impreso, conectando dos circuitos adyacentes y provocando un cortocircuito en la placa. El color más común de la máscara de soldadura es el verde, pero también existen el azul, el negro, el rojo, el ámbar, el blanco y muchos otros colores.
Nomenclatura
Una vez completadas las capas de la máscara de soldadura, se imprimen en ella informaciones de identificación, marcas y a veces códigos de barras. Estas marcas se denominan nomenclatura, y también estarán definidas por los archivos que se incluyeron con las otras capas gerber. Se imprimen en la máscara de soldadura para ayudar a garantizar un montaje preciso de la placa de circuito impreso.
Diseño de Placas de Circuito Impreso
Las placas de circuito impreso presentan una gran variedad de diseños, por lo que es importante conocer a fondo el proceso de diseño. Algunos de los elementos clave que hay que tener en cuenta al diseñar una PCB son:
- Aplicación para la que se utilizará la placa de circuito impreso
- Entorno en el que funcionará la placa de circuito impreso
- Cantidad de espacio y configuración requerida para la instalación
- Flexibilidad de la placa de circuito impreso
- Instalación y montaje
La selección del diseño de placa de circuito impreso adecuado a estas consideraciones influye significativamente en la capacidad de fabricación, la velocidad de producción, el rendimiento del producto, los costos de operación y los plazos de entrega.
Cuando elija un fabricante para sus necesidades de PCB, asegúrese de que cuenta con las acreditaciones adecuadas, para garantizar que tiene el sistema de calidad, la experiencia, el reconocimiento de la industria y las calificaciones para asegurar el éxito de su proyecto. En Printed Circuits, nuestro objetivo es cumplir y superar los estándares de la industria y para ello hemos obtenido una amplia gama de certificaciones y acreditaciones, entre ellas:
- Registro ITAR
- Certificación ISO 9001:2015 de Placas de Circuito Impreso
También hemos obtenido la calificación UL 94 V-0 para placas de circuitos rígidos-flexibles, con el mayor listado de calificaciones UL para rígidos-flexibles del mundo. Así, sus placas pueden obtener la certificación 94 V-0 sin necesidad de realizar pruebas adicionales (lo que agiliza la fabricación y entrega de nuestras placas de circuito impreso). Para obtener más información sobre la importancia de la calificación UL para las placas de circuito impreso rígidas-flexibles, consulte nuestro libro blanco “El problema de la aprobación UL de los circuitos rígidos-flexibles”.
Fabricación de Placas de Circuitos Impresos
La construcción y fabricación de las placas de circuito impreso incluye los siguientes pasos:
- La creación de imágenes químicas y el grabado de las capas de cobre con vías para conectar los componentes electrónicos.
- Laminado de las capas entre sí, utilizando un material de unión, que también actúa como aislamiento eléctrico, para crear la Placa de Circuito Impreso.
- Perforar y chapar los agujeros en la placa de circuito impreso para conectar todas las capas eléctricamente.
- Realización de imágenes y chapado de los circuitos en las capas exteriores de la placa
- Recubrimiento de ambas caras de la placa con máscara de soldadura e impresión de las marcas de nomenclatura en la placa de circuito impreso
- Las placas se mecanizan según las dimensiones que figuran en el archivo gerber perimetral del diseñador.
Una vez terminada, la placa de circuito impreso está lista para que se le monten los componentes. Lo más habitual es que los componentes se unan a la placa de circuito impreso soldándolos directamente en las pistas expuestas -llamadas almohadillas- y en los agujeros de la placa. La soldadura puede hacerse a mano, pero lo más habitual es que se realice en máquinas de montaje automatizadas de muy alta velocidad.
Dos de los métodos de montaje de placas de circuito impreso más habituales son el montaje en superficie (SMD) o la tecnología de agujeros pasantes (THT). El uso de uno u otro depende del tamaño de los componentes y de la configuración de la placa de circuito impreso. El SMD es útil para montar directamente componentes pequeños en el exterior de la placa de circuito impreso, mientras que el THT es ideal para montar componentes grandes a través de grandes orificios pre-perforados en la placa.
Tipos de Placas De Circuito Impreso
Aunque todas las placas de circuito impreso tienen el mismo objetivo fundamental, están disponibles en una amplia gama de diseños y configuraciones para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones. Algunos de los diferentes tipos disponibles en el mercado son:
- Rígido a una cara
- Rígido de doble cara
- Rígido multicapa
- Circuitos flexibles de una capa
- Circuitos flexibles de doble cara
- Circuitos flexibles multicapa
- Rígido-flexible
- Alta frecuencia
- Con soporte de aluminio
Los tres tipos más comunes son:
1. Placas de Circuito Impreso Rígidas
Las placas de circuito impreso rígidas se construyen con un sustrato rígido de fibra de vidrio, lo que las hace prácticas y baratas, pero inflexibles. Son más fáciles y menos costosos de fabricar que sus homólogos más flexibles, pero mucho menos versátiles y difíciles de adaptar a geometrías inusuales o áreas pequeñas.
2. Placas de Circuito Impreso Flexibles
Las placas de circuito impreso flexibles se caracterizan por su capacidad de doblarse y plegarse relativamente bien para encajar en espacios reducidos y de formas extrañas. Esta cualidad hace que sean muy versátiles y puedan utilizarse para empaquetar dispositivos electrónicos más pequeños. Además, al ser muy adaptables, no es necesario construir el producto para que se ajuste a las restricciones de la placa de circuito impreso. En comparación con las placas de circuito impreso rígidas, pueden ofrecer una mayor resistencia al calor.
3. Placas de Circuito Impreso Rígido-Flexibles
Las placas de circuito impreso rígidas-flexibles combinan las cualidades más atractivas de las placas rígidas y flexibles. A diferencia de los otros dos tipos de placas de circuito, estas placas de circuito impreso contienen toda la interconectividad electrónica enterrada dentro de la placa, reduciendo así el peso y el tamaño total de la placa. Son una excelente opción cuando el embalaje ultraligero es un requisito fundamental. Además, son más duraderas y fiables, al tiempo que conservan una gran resistencia y flexibilidad.
Placas de Circuito Impreso con la Calidad de Printed Circuits LLC
. Las placas de circuito impreso permiten que los profesionales de diversos sectores optimicen el rendimiento y la producción de sus sistemas electrónicos. Mediante una cuidadosa selección de materiales y del fabricante de placas de circuito impreso, es posible crear un embalaje para su dispositivo electrónico, optimizado para su aplicación final.
En Printed Circuits LLC, somos un fabricante líder de placas de circuito impreso flexibles y rígido-flexibles. Nos sentimos orgullosos de nuestras soluciones innovadoras, y regularmente actualizamos y ampliamos nuestra oferta de productos para atender las especificaciones únicas de nuestros clientes. Nuestras décadas de experiencia y dedicación a la calidad nos hacen idóneos para satisfacer las necesidades de cada cliente con soluciones de placas de circuito impreso de alta calidad.
Para obtener más información sobre nuestras capacidades de placas de circuito impreso, póngase en contacto con nosotros hoy.
