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Diseño de PCB complejos

Los circuitos impresos o PCBs (Printed Circuit Boards, por sus siglas en inglés) son el fundamento de los aparatos electrónicos modernos. Su función básica es la de proporcionar conexiones electrónicas entre componentes, a través de las pistas de material conductor laminadas o pegadas sobre un sustrato no conductor.

Los circuitos impresos pueden ser rígidos o flexibles, estos últimos presentes en automóviles y cámaras digitales. Algunos incorporan un ground-plane o superficie conductiva interna (generalmente de cobre) para el aislamiento, que evita el acoplamiento entre conductores adyacentes, y que también ayuda a disipar el calor.

Pcb

El concepto de circuito impreso empezó con Thomas Edison, quien experimentó utilizando papel como sustrato, pero la idea no llegó a fabricarse. Los primeros circuitos electrónicos usaban conexiones punto a punto, que debían ser instaladas por un técnico especializado en soldadura. Los conductores estaban impresos en una cara, mientras los alambrados se montaban en el lado opuesto; los cables pasaban por agujeros en la placa y eran soldados a los conductores. Las placas de dos caras fueron algo más complejas, con conductores impresos en las dos caras y conectados con agujeros chapados llamados vías.

Actualmente los circuitos multiplaca son los que se utilizan en todo tipo de aparatos electrónicos, aunque los antiguos PBC de una y dos caras todavía se emplean para circuitos sencillos. Los circuitos multiplaca constan de hasta 16 circuitos impresos y conectados con vías internas que unen las diferentes capas. A diferencia de los primeros diseños, totalmente manuales, la complejidad de los diseños actuales exige que se utilice para su fabricación un software específico, conocido como EDA (Electronic Design Automation) o ECAD. Este método tiene la ventaja de probar los circuitos en un entorno virtual antes de construir cualquier prototipo.

Los componentes de los circuitos multiplaca pueden ser montados en superficie o a través de agujeros; no es infrecuente encontrar los dos métodos en un mismo tablero. Las partes son soldadas al tablero con hornos o técnicas de soldadura por calor. La preocupación por el medio ambiente ha llevado a sustituir el soldado de estaño-plomo por otro sin plomo, de plata y estaño. También se emplea el epoxy, un material conductivo que se usa para pegar las capas de cobre en las placas de los circuitos impresos.

El límite teórico para la miniaturización de los componentes está determinado por la longitud de onda de la luz utilizada para grabar los circuitos. Las máscaras deben incluir conductores con un ancho de al menos la misma longitud de onda para que el proceso de grabado funcione. Los tablones de los circuitos impresos se encuentran frente a los mismos límites, y a medida que su densidad y complejidad aumentan, nuevas técnicas de fabricación y reparación requerirán automatización avanzada en lugar de la intervención humana.


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