Diseño PCB: cómo se hace y herramientas de software

diseño PCB

Muchos proyectos se pueden hacer prescindiendo de un diseño PCB, pero no es así en otros. Más aún cuando se trata de proyectos más profesionales y permanentes, que no son simples prototipos o pruebas. En ese caso, te interesará montar los componentes electrónicos que usarás de una forma adecuada y robusta.

En este artículo podrás aprender todo lo que necesitas para iniciarte en el diseño de este tipo de placas de circuito impreso para tus proyectos, además de conocer multitud de recursos de software y más que tienes a tu alcance…

¿Qué es un PCB?

circuito regulador

Cuando diseñas un circuito electrónico, una de las posibilidades de hacerlo realidad es implementarlo en una placa de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board). Es decir, es una superficie construida con una serie de capas aislantes y unas pistas conductoras que actúan como caminos para las señales eléctricas. Además, tendrán soldados una serie de componentes electrónicos, como chips, transistores, resistencias, diodos, condensadores, sockets, osciladores, etc.

Las pistas conductoras suelen ser de cobre o tinta conductora, mientras que las placas están fabricadas en distintos materiales. Pueden ser de material cerámico, de plástico, polímeros como la baquelita, teflón, celuloide, o fibra de vidrio. Cuando se trata de un diseño PCB complejo, en vez de estar serigrafiadas las dos caras de la placa, se construirá en varias capas en las que se irán colocando las numerosas pistas conductoras.

Las más simples suelen montar elementos cuyos pines traspasan la placa hacia el otro lado. Mientras que las que son multicapa, usan una tecnología de montaje superficial. Eso hace que los pines no tengan que traspasar la placa, ya que al haber diferentes capas de pistas, podría generar contactos inapropiados.

Alternativas: poner a funcionar tu diseño PCB sin fabricarlo

diseños placas PCB

Fabricar un diseño PCB implica realizar una serie de procesos algo complicados para hacerlo en casa, y peligrosos, ya que se usan ácidos para los grabados. Básicamente se emplean placas cubiertas de cobre a las que se les adhiere una especie de plantilla y se bañarán en un ácido para que elimine todo el cobre que no esté protegido. Así se deja solo las pistas que han sido protegidas por la plantilla.

Si se trata de diseños multicapa, el problema de fabricarla tú mismo se hace aún más complejo. Además, el montaje superficial no es tan sencillo para los utensilios que se usan en casa. Se necesitan puntas de soldadura más precisas, y los elementos electrónicos a integrar serán de menor tamaño. También deberás usar flux, técnicas especiales para los BGA,, etc.

Por eso, para los makers y aficionados al DIY, lo más sencillo es usar una serie de alternativas a la creación de una PCB. Esas alternativas son:

  • Placa de prototipo o Protoboard, la mejor opción para prototipos que quieras montar y desmontar.
  • Placas perforadas, es otra opción para montar algunos elementos fijos y soldarlos fácilmente. No obstante, no es la mejor solución para un circuito permanente si quieres algo más profesional. Además, tendrás que cablear tú mismo los pines de los componentes, al no tener pistas…
  • Software simulación. Una fantástica alternativa que te permite crear el circuito incluso si no cuentas con los componentes electrónicos. Uno de los programas que puedes usar para simulación es SimulIDE.

Software para diseño PCB

diseño PCB

Para poder diseñar tu propio diseño PCB, tienes varias herramientas de software que te facilitarán mucho el trabajo, ya que podrás dibujar el circuito y poder obtener el archivo en el formato adecuado para su fabricación o para obtener las plantillas para el proceso de grabado. Estas aplicaciones son:

  • FreeCAD: es uno de los software más populares con los que poder crear tus diseños. Además, te permitirá hacer representaciones 3D también. Por supuesto es libre y está para Linux.
  • LibrePCB: es un entorno de desarrollo o EDA. También es multiplataforma y libre. Lo puedes conseguir gratis y comenzar a diseñar tus placas de circuito impreso.
  • KiCAD: otra completa suite EDA similar a la anterior, además de ser libre y gratuita. Permite la captura esquemática, edición, crear el layout del diseño PCB y visualizarlo en 3D.

¿Cómo fabricar el diseño PCB?

OSHPARK diseño PCB

Diseño de OSHPARK

Como he comentado, los procesos de grabado ácido pueden ser peligrosos y costosos, y los ácidos y materiales necesarios no se encuentran tan fácilmente en las tiendas habituales. Por eso, una opción cuyo resultado será extraordinario es entregar el archivo con tu diseño PCB a una empresa y que ésta se encargue de crearlo. Así podrás conseguir un resultado profesional, incluso si son multicapa. Algunas empresas que ofrecen esos servicios son:

  • OSHPARK: permite que desarrolles tú mismo el diseño PCB con el software y una vez lo tengas listo, puedas subir el archivo a su web y ellos se encargarán de fabricarlo y enviarte el PCB a casa. Además, tienen servicios en varios países.
  • PCBWay: es una alternativa al anterior, y funciona de forma similar. Entregas tu diseño PCB y ellos crearán el circuito impreso para su envío. Como OSHPARK, también pueden fabricar placas simples o multicapa.

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