Diseño electrónico de circuitos impresos: qué es y cómo se realiza

Un circuito impreso o PCB (del inglés Printed Circuit Board), es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos. Dichas conexiones se realizan a través de pistas de material conductor, grabadas en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.

La mayoría de los circuitos impresos están compuestos por un número de capas conductoras que va entre una y dieciseis, separadas por capas de material aislante (sustrato).

Los sustratos tienen características mecánicas, químicas, térmicas y eléctricas. Las mas importantes de todas ellas son:

• Capaces de disipar muy bien el calor.

• Constante dieléctrica baja para tener pocas pérdidas.

• Retardante de las llamas.

• Suficientemente rígidos para soportar los componentes y fáciles de taladrar.

Los diseñadores de circuitos impresos deben obedecer gran cantidad de normas para diseñar un PCB que funcione correctamente y que a la vez sea barato de fabricar.

Suelen utilizar programas de diseño electrónico automatizado (EDA) para distribuir e interconectar los componentes. Estos programas almacenan información relacionada con el diseño, facilitan la edición, y pueden automatizar tareas repetitivas.

La primera etapa consiste en convertir un esquemático en una net list, que es una lista de las patas y nodos del circuito, a los que se conectan las patas de los componentes.

A continuación hay que determinar la posición de cada componente.

El siguiente es expandir la lista de componentes en una lista completa de las patas para la tarjeta.

Después se combinan la lista de nodos con la lista de patas, transfiriendo las coordenas físicas de la lista de patas a la lista de nodos. La lista de nodos es luego reordenada, por el nombre del nodo.

Se trata de rutear cada nodo en la lista de señales-patas, encontrando secuencias de conexión en las capas disponibles. Después de llevar a cabo un ruteo automático, normalmente hay una lista de nodos que deben ser ruteados manualmente.

Algunos sistemas tienen métodos de comprobación de reglas de diseño, para validar la conectividad eléctrica y separación entre las distintas partes y detectar posibles errores durante el proceso.

Hay varios métodos para producir circuitos impresos:

• Impresión serigráfica: utiliza tintas resistentes al grabado para proteger la capa de cobre. Los grabados posteriores retiran el cobre excedente.

• Fotograbado: utiliza un grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato.

• Fresado de circuitos impresos: utiliza una fresa mecánica para quitar el cobre del sustrato.

• Impresión en material termosensible: se transfiere a través de calor a la placa de cobre.

Este es el complejo proceso de fabricación con el que se llevan a cabo circuitos impresos. Son vitales en la mayoría de dispositivos informáticos que conocemos hoy en día, por lo que la mejora de este proceso de fabricación ha sido enorme desde el comienzo.