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En el mundo de la electrónica uno de los componentes clave, son los circuitos impresos, se encuentran en literalmente cualquier dispositivo electrónico, en este artículo se muestran una serie de definiciones y de terminologías acerca de las tarjetas de circuito impreso y es que cualquier persona con interés en aprender de electrónica o personas relacionadas con la electrónica, deben conocer todo lo relacionado a los circuitos impresos, para que puedan llevar sus diseños electrónicos al siguiente nivel.

¿Qué es una Tarjeta de circuito impreso?

Una tarjeta de circuito impreso o también llamada PCB (Printed Circuit Board), es una placa o superficie, donde se montan (ensamblan) y conectan eléctricamente los diversos componentes electrónicos por medio de pistas de cobre. Las imagen siguiente muestra en la parte de arriba, una PCB con sus componentes ensamblados y en la parte de abajo la PCB sin componentes.

(imagen cortesía de: Emmanuel Cianca de Leon, Gto)

La imagen siguiente muestra algunos de los elementos de una PCB diseñada por nosotros, y en la sección siguiente se muestra más detalle de ellos.

Como se observa en la imagen anterior la PCB consta de varios componentes o mejor dicho de varias capas, la siguiente imagen muestra una ampliación de un corte transversal de una PCB, donde se observan otra vez algunas de sus partes.

En la siguiente sección se ven más a detalles estos conceptos.

FR4 (Fibra de Vidrio)

El material base donde se depositan todos los componentes de la PCB es comúnmente fibra de vidrio o también llamado FR4, este material le da al circuito impreso su rigidez y grosor (aunque también hay PCB flexibles que se verán en otro artículo), la imagen siguiente muestra el FR4 de una PCB.

El grosor común de los circuitos impresos es de 1.6 mm, aunque hay usuarios que por necesidades de espacio las requieren de otros grosores, en PCB Central se fabrican PCBs de diferentes grosores de acuerdo con la necesidad del usuario, con grosores que van desde 0.4mm hasta los 2.0 mm.

Pistas de cobre

Como ya se mencionó en la sección de arriba, la PCB esta formada por pistas de cobre que interconectan los componentes electrónicos, por ahí circula la corriente eléctrica , la imagen siguiente muestra con flechas algunas de las pistas cobre en una PCB, se observa en la iamgen, como están recubiertas de color verde, para evitar su oxidación o cortos circuitos.

Observe también, en la imagen como existen pistas delgadas y algunas muy gruesas, el diseñador debe tener cuidado pues el ancho de la pista es importante, este ancho de la pista de cobre, depende de la cantidad de electrones que circulan por ahí, en otras palabras, depende de la intensidad de la corriente eléctrica, por lógica si va a manejarse más corriente debe estar la pista más ancha, si son señales de bajo voltaje, la pista es más delgada.

En PCB Central se fabrican las pistas de cobre con un grosor de 1 Onza, que es el grosor común, cuando se va a manejar más corriente en la pista, aparte de que debe ser mas ancha obviamente, también es posible fabricarla con grosor de 2 Oz, pero el costo final de la PCB se eleva.

SolderMask

La SolderMask o también conocida como mascara antisoldante, cubre casi por completo a la PCB y le da un color característico, que la hace verse profesional, elegante, el color puede ser el verde que es el más común, pero también hay soldermask rojo, azul, negro, blanco y amarillo, la imagen siguiente muestra tres circuitos impresos con diferente SolderMask.

La soldermask se usa para recubrir todas las pistas de cobre así se evita su oxidación, solo se deja sin soldermask, la parte donde se soldarán los componentes, esta superficie de cobre es llamada PAD, todo lo demás se recubre. La soldermask también sirve para aislar las conexiones de cobre y se evitan cortos circuitos cuando se realiza el ensamble o soldado de los componentes, o cortos circuitos si la PCB toca accidentalmente otros metales.

PAD

Como se menciona en la sección pasada, los Pad son las porciones de la pista de cobre donde se soldán los componentes, los hay de dos tipos los llamados PAD para componentes trough hole y los Pad para componentes SMD (Surface Mount Devices, Dispositivo de Montaje Superficial), la imagen siguiente muestra ambos PADs.

Los componentes que son trough hole atraviesan la PCB (son componentes con “patitas”) y casi siempre se ensamblan por abajo y los componentes SMD generalmente se soldan en la parte de arriba, eso implica pues que haya dos capas de cobre, una en la parte de abajo y otra en la parte de arriba, pero este tema lo tocamos un poco más adelante.

Serigrafía

La Serigrafía o Silkscreen en ingles, es una capa que se coloca encima de la SolderMask, y sirve para agregar nombres, símbolos o letreros a la PCB, algunos de estos símbolos, sirven para identificar los componentes y sea más fácil el ensamble. La imagen siguiente muestra de cerca la capa de serigrafía de una de nuestras PCBs, se remarca en cuadro negro algunos usos de la serigrafía en la PCB.

En la imagen, se oberva el logo de “Hecho en México”, la “R37” denota que ahí se va a soldar una resistencia, a la derecha se nota dibujado el diodo, así sabemos fácilmente cual es su ánodo y cátodo. El diseñador puede colocar lo que se requiera en esta capa.

Capas en una PCB

Las tarjetas de circuitos impresos se pueden diseñar con una o varias capas de cobre, estas capas o en ingles layers o también aquí en México les decimos caras, pueden ser de 1 capa de cobre, como la de la imagen siguiente, donde los componentes están por arriba (capa llamada TOP) y se soldarán por la parte de abajo (BOTTOM).

En la capa de arriba o TOP van los componentes, pareciera que se ven pistas, pero si se observa bien están en la parte de abajo, arriba solo se ve la serigrafía, todas las pistas están en la parte de abajo en la capa BOTTOM.

También las PCBS pueden ser de dos caras, como la siguiente imagen, donde hay pistas de cobre por la parte de abajo y la parte de arriba, es una foto de la misma PCB mostrando sus dos caras, ahí se remarcan con flechas algunas de sus pistas de cobre.

En PCB Central, el costo entre una PCB de una capa y de dos capas es el mismo por eso es recomendable hacerlo a dos capas, con pistas por abajo y por arriba.

Vías

Observe en la imagen siguiente remarcadas con flechitas, las vías, estas son el medio de comunicación entre la capa de arriba y la de abajo, es una perforación metalizada, sirve para que se interconecten las pistas de arriba con las pistas de abajo, y así tener circulación de corriente eléctrica, en ambas capas.

Hasta aquí este articulo, el objetivo que se busca es dar a conocer algunos conceptos bien básicos para los que recién comienzan con el diseño de circuitos impresos, que como se menciona arriba, están en literalmente todos los dispositivos electrónicos, si bien falta mucho por aprender, estos conceptos básicos son suficientes para diseñar nuestras primeras PCBs, como se verá más adelante.