¿Qué es una placa PCB??
Una placa PCB se refiere a una placa que proporciona una conexión eléctrica para diferentes componentes mediante el uso de cables y conductores y también ofrece soporte mecánico para componentes montados en superficie y enchufados..
Contiene finas pistas de cobre., o rastros, intrincadamente grabado en el material del sustrato que proporciona aislamiento, como fibra de vidrio o epoxi compuesto. Las trazas de cobre forman el cableado entre componentes en la placa PCB. El proceso de fabricación de PCB utiliza fotolitografía para imprimir con precisión el circuito en la placa. Una vez fabricada la placa PCB, Los componentes electrónicos se pueden soldar en las almohadillas de cobre para formar un circuito completo.. La placa PCB proporciona las conexiones entre estos componentes montados y los integra en un sistema electrónico funcional..
Si bien las placas PCB se pueden encontrar en casi todos los equipos electrónicos actuales, El término se refiere específicamente a la placa desnuda sin ningún componente en ella.. Cuando los componentes se sueldan a una placa de circuito impreso., el producto resultante se describe más precisamente como un conjunto de circuito impreso (PCA) o conjunto de la placa de circuito impreso (PCBA).
Tipos de placa PCB
Placa PCB de un solo lado
Se refiere a una placa PCB hecha de un sustrato de una sola capa con todos sus circuitos y componentes montados en un solo lado.. Placas de circuito impreso de un solo lado se presentan con un diseño simple y un proceso de fabricación, alta eficiencia de producción, bajo costo, y una amplia gama de aplicaciones.
Placa PCB de doble cara
Fiel a su nombre, a placa de circuito impreso de doble cara placa se refiere a la placa en la que se montan los componentes electrónicos en ambos lados del sustrato. Y hay dos métodos para ensamblar componentes.: SMT (Tecnología de montaje superficial) y THT (tecnología de orificio pasante). Suele aplicarse para aplicaciones que se requieran con circuitos más complejos como iluminación LED, máquinas expendedoras, controles industriales, y así.
Placa PCB multicapa
Placa PCB multicapas constan de tres o más capas de placas de circuito, dependiendo de la aplicación y necesidades. Este tipo de PCB brinda a los diseñadores mucha más flexibilidad para diseños complejos, Por eso los encontrarás en centrales eléctricas como dispositivos médicos., sistemas de almacenamiento de datos, tecnología GPS, y otras aplicaciones avanzadas. Tener múltiples capas conductoras significa que los componentes y las pistas pueden cruzarse sin provocar cortocircuitos., permitiendo diseños mucho más densos. Entonces, cuando necesita una placa de alto rendimiento para manejar algunas demandas eléctricas importantes, las multicapas son el camino a seguir.
Placa PCB rígida
Los PCB rígidos son comunes tipo de placa de circuito impreso, que están hechos de material de sustrato resistente. Su flexibilidad y flexión se reducen considerablemente., por lo tanto, los componentes electrónicos utilizados para PCB rígidos tienen una vida útil más larga. Además, este tipo de placa PCB produce poco ruido electrónico, por lo que el uso de placas de circuito impreso rígidas ayuda a reducir el impacto negativo en el medio ambiente hasta cierto punto. La placa PCB rígida se utiliza principalmente en aplicaciones como satélites, automóviles y aeroespacial, etc..
placa de circuito impreso flexible
A diferencia de los PCB rígidos, placas de circuito impreso flexibles están hechos de materiales que pueden doblarse fácilmente, pero tienden a ser más caros de fabricar. Las placas PCB flexibles tienen muchas ventajas, la más destacada es su flexibilidad. Se pueden plegar sobre los bordes o las esquinas., mientras, por su flexibilidad, una sola placa de circuito impreso flexible puede cubrir áreas que podrían requerir varias placas de circuito impreso rígidas. Adicionalmente, Las PCB flexibles requieren menos espacio de montaje y son adecuadas para aplicaciones en las que el peso y el espacio son importantes.
PCB rígido-flexible
Circuitos rígido-flexibles combine las ventajas de los PCB rígidos y los PCB flexibles, y se implementan conectando varias capas de PCB flexibles a capas de PCB rígidas. En comparación con tablas rígidas o flexibles, Las placas rígido-flexibles tienen menos componentes electrónicos y no requieren conectores., encabezados y crimpados de contacto, lo que da como resultado un tamaño de PCB y un peso del paquete más pequeños. A menudo encontrará PCB rígidos y flexibles en cosas como teléfonos móviles., cámaras digitales, y marcapasos.
Placa PCB con respaldo de aluminio
PCB con respaldo de aluminio se refiere a PCB que utilizan sustratos de aluminio o cobre, mientras que la mayoría de los PCB generalmente están hechos de fibra de vidrio. Tienen varias ventajas: primero, tienen mejor eficiencia térmica, lo que los convierte en una opción perfecta para algunos proyectos con circuitos más complejos, ya que pueden disipar fácilmente el calor del circuito a tiempo incluso después de una operación a largo plazo. Segundo, mayor durabilidad, La placa PCB de aluminio tiene una vida útil más larga en comparación con la fibra de vidrio.. Tercero, son inofensivos para el medio ambiente. Las láminas de aluminio no son tóxicas y son respetuosas con el medio ambiente., y fácil de reciclar.
TLas aplicaciones de la placa PCB
Dispositivos médicos
De marcapasos, diminutas cámaras utilizadas en cirugía mínimamente invasiva, hasta grandes equipos médicos como equipos de rayos X y escáneres CAT, Las placas PCB juegan un papel importante. Por ejemplo, PCB flexibles y rígido-flexibles, que son de tamaño pequeño, de peso ligero y de alta densidad, se puede utilizar para fabricar dispositivos médicos más compactos y ligeros, y para algunos dispositivos médicos complejos, Los PCB rígido-flexibles son una opción particularmente ideal.
Aeroespacial
Con el avance de la tecnología aeroespacial, la demanda de placas PCB utilizadas en aviones, satélites, drones y otra aviónica también está aumentando. En estas aplicaciones, A menudo se utilizan PCB de tamaño pequeño y compatibles con circuitos complejos.. Entre ellos, los más utilizados son rígidos, PCB flexibles y rígido-flexibles, que se utilizan en los paneles de instrumentos, control de vuelo, sistemas de seguridad y gestion de vuelos. Su diseño pequeño y liviano reduce el peso total del equipo, que reduce los requisitos de consumo de combustible.
Electrónica de consumo
Podemos encontrar placas PCB en dispositivos electrónicos de uso común en el hogar y la oficina, como computadoras., teléfonos inteligentes, televisores, electrodomésticos, sistemas de entretenimiento, y así. Estos productos tienen altos requisitos sobre las placas de PCB, incluida su confiabilidad., Rendimiento de disipación de peso y calor..
Equipo industrial
La mayoría de los equipos industriales actuales están controlados electrónicamente, lo que resulta en una creciente demanda de placas de PCB en toda la industria. Equipos como equipos de fabricación., equipo de medición, equipo de poder, todos los robots requieren placas PCB. Dado que los equipos industriales suelen funcionar en entornos hostiles, Los PCB utilizados en entornos industriales deben ser lo suficientemente duraderos para soportar la estimulación química., choque fisico, altas temperaturas, y otros factores adversos.
Encendiendo
Debido a su alta eficiencia energética y mayor vida útil de los diodos emisores de luz, se están volviendo cada vez más populares en diferentes mercados, lo que conduce al uso creciente de placas LED PCB, especialmente la placa PCB con respaldo de aluminio con una mejor disipación de calor en comparación con otros tipos de placas PCB.
Militar y Defensa
El equipo militar y de defensa también es inseparable de las placas de circuito impreso., que se requieren para los vehículos, ordenadores, equipo de comunicaciones y monitoreo. Los PCB utilizados en este campo deben ser muy duraderos y fiables., y puede soportar temperaturas extremas y condiciones climáticas.
Cómo fabricar una placa PCB?
- Paso 1 –Diseño de placa de circuito impreso
Antes de la fabricación, primero necesitamos hacer un diseño de PCB basado en los requisitos del proyecto. El diseño normalmente se completa mediante el uso de software de computadora como Altium Designer, OrCAD, Almohadillas, etc.. Y cuando terminamos el diseño, necesitamos convertirlo al formato Gerber que incluye información importante como patrones de perforación, pozos, símbolos de componentes.
- Paso 2 – Impresión del Diseño
Usamos una impresora especial llamada plotter para imprimir el diseño de la placa PCB. El trazador se presenta con alta precisión que puede mostrar detalles y capas de las placas de circuito., lo cual es muy útil para que los fabricantes obtengan imágenes de las placas PCB. Y hay dos colores que se mostrarían en la película.: tinta clara y tinta negra. Para capas interiores, la tinta transparente representa las áreas no conductoras y la tinta negra representa los rastros y circuitos de cobre conductor. Mientras que para las capas exteriores, el significado de ellos es opuesto.
- Paso 3- quitar cobre
Para continuar la fabricación de placa PCB, debemos eliminar el cobre extra en las capas internas del tablero usando el solvente de cobre y el cobre deseado puede permanecer intacto. La cantidad de disolvente de grabado de cobre utilizado puede variar, por ejemplo, la placa PCB grande requiere usar más cobre y tiempo.
- Paso 4–Alineación de capas
En este paso, la placa PCB pasaría al siguiente paso: alineación de capas. Tanto las capas internas como las externas deben alinearse mediante el uso de una máquina perforadora óptica que puede introducir un pasador a través de los orificios para alinear las capas de las placas de circuito impreso..
- Paso 5 – Inspección
No hay posibilidad de corregir errores de las capas internas si las capas se juntan, por lo tanto, la inspección es un paso muy importante. La máquina de inspección óptica automática se utilizaría para garantizar que no haya defectos en las placas.. Mediante el uso de un sensor láser, la máquina escanearía las capas cuidadosamente y generaría una imagen digital para compararla con el archivo Gerber original. Si se encuentra alguna inconsistencia durante el proceso, la máquina presentaría la comparación para que podamos saber más detalles.
- Paso 6- Laminación de las capas
primero, las capas se unirían usando abrazaderas de metal, y la capa de preimpregnado se encuentra en la cuenca de alineación. Luego, la capa de sustrato se cubre sobre el preimpregnado antes de colocar las capas de lámina de cobre.. Y se cubrirían más láminas de preimpregnado en la parte superior de la capa de cobre.. Finalmente, el papel de aluminio y la placa de prensa de cobre terminan la pila.
- Paso 7 – Presionando las Capas
Para presionar estas capas, los pines deben perforarse a través de capas para mantenerlos alineados, luego, las máquinas de prensado aplicarían calor y presión a las capas para derretir el epoxi dentro del preimpregnado para fusionar las capas.
- Paso 8 – Perforación
Antes de perforar, necesitamos usar máquinas de rayos X para localizar puntos de perforación, luego se aplica el taladro guiado por computadora para hacer agujeros en cada capa. Una vez terminada la perforación, la herramienta de contorno eliminará el cable de cobre adicional en el borde del panel.
- Paso 9 – Enchapado
Después de perforar, la placa PCB estaría chapada. Usamos la deposición química para fusionar todas las capas., y el tablero se limpiaría a fondo usando otras soluciones químicas que cubrirían la superficie del panel con una capa delgada (acerca de 1 micrón) de cobre, que entraría en los agujeros perforados.
- Paso 10 – Imágenes de la capa exterior
En este paso, aplicamos una capa de fotoprotector a la capa exterior antes de la toma de imágenes. Durante el proceso, debemos notar que debe estar en una habitación estéril para aislar los contaminantes de la superficie de la capa. Luego utilizamos la luz ultravioleta para endurecer la fotorresistencia., mientras que cualquier fotoprotector no deseado sería eliminado.
- Paso 11 – Enchapado
Al igual que lo que hicimos en el paso 9, necesitamos enchapar el panel con una fina capa de cobre. Luego, el panel estaría chapado con estaño delgado. Durante este proceso, podemos eliminar el cobre no deseado y proteger el cobre de la capa exterior para que no se grabe en el siguiente paso.
- Paso 12 - Grabando
Al aplicar la solución química, podemos eliminar el cobre no deseado en este paso, mientras que el cobre deseado que está protegido por estaño aún puede permanecer. Este paso puede establecer las áreas conductoras y las conexiones de las placas PCB.
- Paso 13 – Aplicación de Máscara de Soldadura
Antes de la máscara de soldadura, ambos lados del panel deben limpiarse. Luego se aplicaría una tinta de máscara de soldadura epoxi para cubrir el panel.. Luego se aplica la luz ultravioleta para eliminar la máscara de soldadura no deseada., y la máscara de soldadura deseada se hornearía en un horno para curar.
- Paso 14– Serigrafía
En este paso, imprimiríamos información crítica en la pizarra, que es un paso muy importante. Y una vez que se completa, la placa PCB pasaría al último proceso de recubrimiento y curado.
- Paso 15 - Acabado de la superficie
Según diferentes requisitos, la placa PCB se puede enchapar con un acabado soldable que puede mejorar la calidad de la soldadura.
- Paso 16 – Pruebas
Antes de entregar la placa PCB a los clientes, se requiere una prueba eléctrica en el tablero para probar la funcionalidad de los PCB y confirmar si siguieron el diseño original.
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