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Lección #1: Definiciones y Terminología parte II

Iniciamos con el segundo nivel de este curso, empezamos con más definiciones y terminología relacionada con las tarjetas de circuito impreso, se inicia hablando de las tarjetas de circuito impreso de dos capas, pues en este nivel II del curso, es justamente el tema central pues diseñaremos una PCB de dos capas, también se ven más definiciones, mas conceptos teóricos relacionados con el diseño de PCBs, así que empecemos.

Circuitos Impresos de dos capas

Ya se vio en una lección pasada de una forma muy superficial el concepto de circuitos impresos de una y dos capas, se mostraron imágenes de PCBs de dos capas, en esa lección se decía que las PCBs de dos capas tienen las pistas de cobre por ambos lados, para darnos una idea mejor de una PCB de dos capas se muestra en la siguiente animación una vista en 3D de una de mis PCBs (si en EAGLE se puede obtener una vista 3D de la PCB, luego se verá en otras lecciones). Observe las pistas por arriba y por abajo de la PCB.

Circuito Impreso de Dos capas

Ahora si queda bien claro, los circuitos impresos de dos caras tienen pistas de cobre en ambos lados de la tarjeta, en la parte de arriba al que se le llama en EAGLE TOP y la parte de abajo que se le conoce como BUTTOM, también en esa misma lección se mostró como se interconectan ambos lados de las pistas, con lo que se conoce como vías, son las perforaciones metalizadas que conectan una capa y otra. La imagen siguiente muestra exactamente 4 vías de la tarjeta anterior remarcadas en los círculos verdes.

Vias

Justo ahí terminan las pistas para iniciar en la parte de abajo nuevas pistas de cobre. Observe la animación siguiente donde se hace un acercamiento a esas 4 vías no las pierda de vista para que vea que interconectan ambos lados de la tarjeta.

Vias

Beneficios de diseñar una PCB de dos capas

Son múltiples los beneficios de diseñar PCBs de dos capas, se observan en seguida.

  • El precio es el mismo para PCBs de una capa que para dos capas, así que mejor diseñar a dos capas siempre.
  • Teniendo pistas por ambos lados de la PCB se reduce el tamaño de la tarjeta.
  • Al reducir el tamaño de la tarjeta se reduce su precio también, basta ver nuestra matriz de precios, una PCB de hasta 5x5cm es mucho más económica que un circuito impreso de 5x10cm o de 10x10cm, como se muestra en la siguiente imagen.

Precios de circuitos impresos

  • Con una PCB de dos capas se pueden colocar dispositivos por abajo y por arriba de la PCB, reduciendo todavía más el tamaño, pues se incrementa la cantidad de circuitos que se pueden usar y aún más usando componentes de SMSD se reduce el tamaño y el costo de la PCB.

Circuitos impresos de 4 o más capas

En general, ya se mencionaron algunas características de los circuitos impresos de 1 capa y de dos capas, pero es posible fabricar PCBs incluso de 4 capas o más capas (6, 8, 16 hasta 36 capas) son llamados PCBs multicapa, este tipo de circuitos impresos se usan en computadoras o celulares, pues los procesadores para estas aplicaciones tienen alrededor de 450 terminales, en un área pequeñita, de aproximadamente 40×40 mm, lo cual obviamente es imposible trazar las pistas en una PCB de dos capas solamente, una PCB de un teléfono celular típicamente es de 16 capas.

Una PCB a 4 capas, tiene obviamente 4 capas de cobre, separadas cada una de ellas por un dieléctrico, tiene las dos capas que se mostraron en una PCB de dos capas. pero aparte tiene otras dos capas de cobre internas, donde se pueden rutear las pistas, la imagen siguiente muestra un corte transversal de una PCB de 4 capas, se observan las dos capas que ya hemos comentado y las otras dos capas internas.

Sección transversal de una PCB de 4 capas

En otros niveles más avanzados se mostrará como diseñar una PCB de 4 capas, el precio es obviamente más elevado que las PCBs de dos capas, pero se mostrará como diseñarlas, pues es tecnología que está al alcance de nosotros y no es excesivamente cara, mucho más adelante se mostrará, por lo pronto nos interesan más las de dos capas, y más para este nivel II de este curso.

Grosor de una PCB

Hablando del grosor de la PCB, el usual es el mostrado en la figura siguiente 1.6mm de grosor

Grosor de una PCB

Es posible fabricar una PCB con otro grosor, esto por cuestiones de espacio, quizá se va a colocar la PCB en una cajita y se requiere un grosor más pequeño, la siguiente tabla muestra otros tamaños del grosor de una PCB también para cuando el usuario lo requiera.

Grosor de una PCB (mm)

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0
Costo extra ($$) Usual Costo extra ($$)

El usual es el mostrado en rojo, algunos como el grosor de 0.4mm y la de 2.0mm tiene un costo más elevado, los demás no impactan en el costo de la PCB.

Circuitos Impresos Flexibles

Existen otro tipo de PCBs aparte de lo vistos hasta en todo el curso, son los llamados PCBs Flexibles como el de la foto que es de nuestra autoría.

PCB Flexible

Los PCBs también se clasifican en PCBs rígidos cuyos grosores son los mostrados en la anterior tabla y los PCBs flexible que son delgadísimos, casi como el grosor de una hoja de papel, este tipo de PCBs maneja grosores como los mostrados en esta tabla

PCB Flexible (grosor en mm)

0.32

0.12

El proceso de diseño es exactamente el mismo visto aquí, es decir que todo lo que se diga para las PCBs rígidas aplica para las PCBs flexibles, lo único es a la hora de enviar los archivos GERBER para su fabricación, se tiene que indicar si se desea en PCB flexible, el costo como es de esperar es un poco más elevado, también en PCB Central podemos fabricar PCBs flexibles sin problema alguno.

Reglas de diseño de una PCB

Cuando se diseña una PCB se necesita seguir algunas reglas de diseño que debe llevar la PCB, estas reglas de diseño son los límites de las máquinas con que se fabrican los PCBs, son los valores mínimos de fabricación, conviene conocerlos para realizar PCBs cada vez más pequeñas usando cuando sea necesario justo estos límites mínimos de una PCB, pues recordemos que el tamaño de la PCB es lo que más impacta en el precio. Algunos de los parámetros más interesantes para el diseñador son los siguientes.

Espaciado mínimo de las pistas de cobre de la PCB

Hay dos separaciones que debemos cuidar en cuanto a las pistas de cobre, el ancho de la pista y el espaciado entre pistas, la imagen siguiente muestra un diseño en EAGLE de una PCB, ahí se ve claramente ambos espaciados, haa y se incluye también en espaciado entre la pista y la vía.

Espaciado entre pistas de cobre

Los limites en milímetros para estos parámetros se muestran en la siguiente tabla, también se incluye en unidades llamadas mils (milésimas de pulgada).

Parámetro

En milímetros En milésimas de pulgada Cargo extra ($$)

Ancho de la pista

0.1524 mm 6 mils 5 mils

Espacio entre pistas

0.1524 mm 6 mils 5 mils

Espaciado entre pista y vía

0.1524 mm 6 mils

5 mils

Espaciado entre pista y Pad

0.1524 mm 6 mils

5 mils

Sobra decir que esos son los límites, si es posible hacer las pistas mas allá de estos límites mucho mejor.

Tamaño del texto en la serigrafía

Ya se vio en lecciones pasadas que la capa de serigrafía permite colocar texto en la PCB, eso se hizo con la PCB #1 que diseñamos ahí se agrego algo de texto, el valor mínimo es de 40×6 mils (1.06×0.1524 mm)

Texto en un circuito impreso

Igual mientras mas grande este el texto mas se puede apreciar, así que mejor evitar estos parámetros mínimos si se puede.

Tamaño mínimo de las perforaciones

La imagen siguiente muestra un par de vías, ahí se observa con una flecha la perforación recuerde que las vías interconectan la PCB por ambos lados.

Perforaciones en una vía

La siguiente tabla muestra los tamaños mínimos de las perforaciones en un circuito impreso.

Parámetro En milímetros En milésimas de pulgada Cargo extra ($$)
Perforaciones

0.3 mm

11.8 mils

0.254 mm

Igual que lo anterior, conviene obviamente estar encima de esos parámetros, a menos que no haya opciones pues se usan estos límites.

Grosor del cobre en las pistas

Hace rato se mencionó el ancho de la pista, ahora hablamos del grosor de la pista o más bien el grosor del cobre que lleva la pista, este grosor se mide en Onzas, lo más usual es un grosor de 1 Oz, pero hay aplicaciones que quizá majen mucho más amperaje en dado caso, conviene usar un grosor de 2 Oz, y diseñar la pista mucho más ancha. La imagen siguiente muestra el grosor al que nos referimos.

Grosor del cobre en una PCB

La tabla siguiente muestra entonces el grosor de las pistas de cobre.

Parámetro

Usual Cargo extra ($$)
Grosor del cobre 1 Oz.

2 Oz.

En PCB Central podemos fabricar las PCBs con estos grosores, como era de esperarse el de 2 Oz. Lleva un cargo extra, pero bueno sirve cuando se desea que las pistas soporten más corriente.

Conclusion

En este articulo se muestran más conceptos relacionados con las PCBs la idea es adentrarnos cada vez más en estos términos para que con el paso del tiempo hagamos uso de ellos en los diseños de nuestras PCBs, si bien quizá para los principiantes  se muestran los limites mínimos que comúnmente se manejan para la fabricación de la PCB, también al inicio se menciono acerca de las PCBs de dos capas precisamente es lo que vamos a realizar en este nivel un diseño de una PCB de dos capas usando EAGLE de Autodesk.

Si tienes alguna duda escríbenos aquí abajo en los comentarios, o envíanos un correo: ventas@pcbcentral.com

3 Responses so far.

  1. ISIDRO VELAZQUEZ DIAZ dice:

    excelente

  2. Joel Delgado dice:

    Felicidades por los cursos, son de gran ayuda para los que iniciamos en esto, solo una observación la palabra buttom no existe, se escribe bottom.

    • admin dice:

      Haa siiii y el Eagle me lo dice cada que estoy diseñando “Bottom” tu crees… y aun asi me equivoque.. ya correji.. gracias por avisarme del “horror”… Saludos Joel!

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