En artículos previos ya hemos comentado sobre el PCB (Printed Circuit Board), o placa de circuito impreso, sin embargo, aquí te mostramos una serie de productos que puedes comprar para comenzar a trabajar con estos circuitos, así como los componentes electrónicos de montaje superficial, etc.
Ármate con todo lo que necesitas y comienza a crear proyectos realmente profesionales, sin usar la protoboards, ni nada parecido…
¿Qué es un PCB?
Un PCB (Printed Circuit Board), o placa de circuito impreso, es una placa plana que se utiliza en la electrónica para proporcionar una base mecánica y eléctrica para la conexión y montaje de componentes electrónicos. Son esenciales como base para conectar y sostener componentes como resistencias, transistores, condensadores, diodos, microchips y otros dispositivos electrónicos.
Un PCB se compone de:
- Sustrato: es generalmente una capa delgada y plana de material aislante, como fibra de vidrio o resina epoxi, etc. Este material proporciona el soporte estructural para los componentes y aísla eléctricamente las pistas conductoras.
- Pistas conductoras: se trata de patrones metálicos, generalmente de cobre, que se imprimen o graban en la superficie del sustrato del PCB. Estas pistas permiten la conducción de la corriente eléctrica entre los componentes conectados.
- Agujeros metalizados: los orificios metalizados son agujeros perforados en el sustrato que están revestidos con cobre, lo que permite la conexión eléctrica entre diferentes capas del PCB o entre componentes en diferentes partes del tablero.
- Componentes de montaje superficial: nos referimos a los componentes electrónicos, como resistencias, condensadores, transistores, chips y otros dispositivos, se montan en la superficie del PCB y se conectan a las pistas conductoras para formar circuitos eléctricos mediante soldadura.
- Máscara de soldadura y serigrafía: es una capa que se aplica sobre el PCB para evitar que la soldadura fluya fuera de las áreas deseadas durante el proceso de soldadura. La serigrafía se utiliza para etiquetar componentes y pistas en el PCB con identificadores visuales.
Los PCB pueden ser de una sola cara (con pistas conductoras en un lado), de doble cara (con pistas conductoras en ambos lados) o multicapa (con múltiples capas de pistas conductoras separadas por sustratos dieléctricos), siendo éstos últimos los de mayor complejidad, como es el caso de las placas base de un ordenador…
Cómo se fabrica un PCB
La fabricación de los complejos PCBs que vemos en equipos como ordenadores, Smart TVs, dispositivos móviles, etc., es bastante compleja. Consta de una serie de pasos que enumeraré aquí, pero también hay que decir que fabricar un PCB sencillo es bastante fácil, y se puede hacer en casa con los productos que en este artículo te presentamos.
Los pasos empleados para fabricar un PCB son:
- Diseño
- Diseño del PCB utilizando software de diseño específico, como los entornos EDA.
- Exportación del diseño en formato Gerber.
- Verificación del diseño, simulación para comprobar su funcionamiento.
- Envío del archivo con el layout del PCB a la fabrica.
- Del archivo layout a la película o máscara
- Creación de películas o máscaras de PCB a partir de los archivos de diseño.
- Uso de un plotter para imprimir películas de alta precisión.
- Las películas se revelan y almacenan para su uso posterior en los procesos de grabado.
- Impresión de las capas internas
- Impresión del diseño del PCB en láminas de cobre usando fotoresina para transferir el diseño.
- Exposición a luz ultravioleta para endurecer el material fotoresisente con el patrón de las máscaras o películas.
- Limpieza y verificación del PCB.
- Eliminación del cobre no deseado (grabado)
- Eliminación química del cobre no deseado mediante un proceso de baño en ácido. La fotoresina protegerá las partes que no se desean eliminar del cobre.
- Lavado del PCB para eliminar el ácido y parar el grabado.
- Alineación de capas e inspección óptica
- Alineación de todas las capas utilizando agujeros de registro.
- Inspección óptica automática para detectar defectos.
- Unión de capas
- Alineación y unión de las capas utilizando preimpregnados (prepreg).
- Proceso de presión y calor para unir las capas.
- Perforación
- Perforación de agujeros precisos en la placa mediante una máquina de perforación CNC de alta precisión.
- Identificación de los puntos de perforación mediante rayos X.
- Plating y depósito de cobre
- Depósito químico de una fina capa de cobre en la placa.
- El cobre se deposita en los agujeros perforados para interconectar las capas entre sí.
- Imagen de las capas externas
- Aplicación de fotoresistencia en las capas exteriores mediante la máscara correspondiente.
- Exposición a luz ultravioleta y eliminación del material no endurecido.
- Plating
- Electrochapado de cobre en las áreas expuestas de las capas exteriores.
- Etching final o grabado final
- Eliminación del cobre no deseado mediante una solución química.
- El estaño protege el cobre deseado durante este proceso.
- Aplicación de máscara de soldadura
- Aplicación de una máscara de soldadura de epoxy en ambos lados de la placa.
- Curado de la máscara en un horno.
- Acabado superficial
- Electrochapado con oro o plata para mejorar la soldabilidad, e incluso algunas PCB reciben almohadillas para la soldadura.
- Serigrafía
- Impresión de información importante en la superficie de la PCB mediante láser u otro tipo de impresión.
- Prueba o test
- Prueba automática de la funcionalidad de la PCB y conformidad con el diseño.
Estos pasos son esenciales en la fabricación de PCB y aseguran la creación de placas de circuito impreso de alta calidad para su uso en una variedad de aplicaciones electrónicas.
Los mejores productos para trabajar con PCBs
Ahora que ya sabes qué es un PCB, vamos a ver algunos productos que puedes comprar para comenzar a diseñarlos y fabricarlos en tu casa:
PCB laminada
En el mercado puedes encontrar PCBs laminadas con una capa de cobre por una sola cara o por las dos, para que puedas grabar en ella el circuito que necesites.
Soporte para PCB
Otro producto interesante es este soporte para PCB que te ayudará a sostener la placa mientras realizas tareas como la soldadura, etc.
Brocas para PCB
Para perforar los orificios de la PCB para el montaje de algunos componentes, puedes usar estas brocas especiales para tu taladro o para una máquina CNC.
Barniz protector para circuitos impresos
Otro producto recomendable es este barniz que podrás aplicar en forma de spray una vez has finalizado el PCB. De esta forma, se protegerá la superficie.
Placas perforadas
También son muy útiles las placas perforadas. Con ellas, si no quieres grabar la placa laminada, puedes comenzar a soldar tus proyectos de circuito o practicar soldaduras.
Tinta de soldadura (máscara)
Sirve para aplicar como máscara de soldadura, para proteger la superficie del PCB, como he descrito en el proceso de fabricación. Puedes aplicarla fácilmente y luego exponerla a luz UV para su endurecimiento.
Lámpara de curado UV
También puedes comprar una lámpara de curado con luz UV. Estas lámparas sirven para endurecer la tinta o máscara de soldadura, por ejemplo, o para revelar.
Flux o fundente
Ya hablamos de qué es el fundente o flux en otra ocasión, así que creo que no necesita presentaciones…
Película fotosensible
Para el grabado necesitarás este tipo de películas fotosensibles para, mediante una máscara, exponer las zonas que deseas eliminar…
Ácidos para el grabado
Para eliminar el cobre expuesto de la PCB laminada, vas a necesitar unos baños de ácido persulfato de sodio o cloruro férrico como estos. Eso sí, recuerda tomar las precauciones necesarias para trabajar con estos elementos químicos.
Y no olvides también usar agua destilada y desionizada para los aclarados, para eliminar el ácido del PCB sumergiendo la placa en un baño de este agua tras el grabado…
Cinta térmica
Otro producto que te puede ayudar es estos rollos de cinta térmica, que se puede usar para proteger algunas partes del circuito. Puede servir tanto para aislar algunos componentes o protegerlos de fuentes de calor como para usarlos durante el soldado para proteger otras partes del calor generado en el proceso…
Plato para el grabado
Seguramente también necesites estos platos para sumergir el PCB en el ácido durante el grabado, y otro de estos para usar agua destilada para lavar el PCB una vez se ha realizado el grabado.
Pinzas resistentes al ácido
Y, para finalizar, también te recomendamos unas pinzas para poder sacar el PCB del ácido sin usar los dedos, ya que implicaría riesgo…