12 consejos expertos para diseñar PCB que se ensamblen perfectamente

Es esencial ser cuidadoso al diseñar tu PCB para cualquier propósito. Muchos diseñadores tienen métodos específicos al diseñar componentes de circuito. Pero puede no ser exhaustivo. Algunos problemas complejos pueden resolverse. Este artículo habla en detalle del ensamblaje de PCB y te ayuda a obtener los resultados deseados. Sin más preámbulos, empecemos:

Ensamblaje PCB – Usa la herramienta de diseño adecuada

Antes de sentarte a diseñar o ensamblar, piensa en cómo quieres que resulte.

La mayoría diseña usando variedad de herramientas, incluyendo algunas exclusivas para PCB como Framer X. Crea prototipos interactivos en grandes números, pero no es tu única opción; hay otras populares como TinyCAD, Eagle PCB y CircuitMaker.

Si tu prototipo no destaca lo que esperas del producto final, la empresa contratada nunca te dará los resultados esperados. Dedica tiempo razonable aquí.

Si eres novato sin entendimiento de herramientas, puedes elegir trabajar con una empresa dispuesta a darte opciones. La mayoría de proveedores profesionales de prototipos tienen diseñadores experimentados que pueden hacer el trabajo por ti.

Ensamblaje PCB – Colocación de componentes

El diseño PCB es 90% layout y 10% cableado, esto es enteramente exacto. Tomar tiempo para colocar componentes con precisión hará tu vida más fácil, involucrando tiempo para enrutar todo.

• Pérdida de tiempo

Cuando algunas piezas no tienen espacio para enrutar, puedes cometer errores por estar demasiado juntas. Peor colocación puede resultar en necesidad de reiniciar todo el circuito desde el principio.

• Rotura

Si dejas caer componentes y trazas y envías el archivo al fabricante, luego puedes recibir una placa de vuelta porque tus piezas no están soldadas correctamente (esto se cubrirá luego), así que no funcionará.

• Estética fea

Reconozcámoslo: nos gusta simetría y precisión; nada más molesto que placas que un ingeniero ve sin cuidado durante colocación. Simplemente pereza.

Ensamblaje PCB – Elimina o minimiza el uso de vias

En ensamblaje, puedes elegir entre tres vias: pasantes, ciegas y micro-vias. Difieren en funcionalidad y precio, pero todas hacen lo mismo.

Sugerimos optar por vias pasantes en lugar de enterradas o láser si quieres controlar costes. Las vias son esenciales porque mala selección impacta la interconectividad del producto final. Además, influye en gran medida en el coste total.

Las vias pasantes penetran de arriba a abajo para establecer conexión completa. Pueden ser NPTH o PTH.

El resto usan más vias, acabando costando más y siendo un poco más complicadas.

Ensamblaje PCB – Asegura que componentes y paquetes sean consistentes con BOM

En ensamblaje, una BOM (Lista de Materiales) es una lista de ingredientes para construir tu producto, la placa en este caso. Se usa para comprar productos porque la necesitarás durante el proceso para asegurar el producto final correcto. Puede que tengas que enviar una a la empresa contratada.

Te ayudará a determinar factores como:

• Plazo de adquisición de materiales
• Procesos de fabricación
• Coste de mercancía vendida (COGS)
• Calidad del Diseño para Ensamblaje
• Requisitos de flujo de caja
• Robustez de la cadena de suministro

Por tanto, es esencial asegurar que componentes y paquetes sean exactamente como se explica en la BOM.

Ensamblaje PCB – Marca la orientación de componentes y conectores

Conectores, especialmente conexiones pasantes – presentan oportunidades significativas de errores en ensamblaje y layout.

El especialista en layout puede no saber siempre dónde colocar el conector. Además, debes ser claro sobre dónde poner el agujero. No es tan evidente; por tanto, marcar orientaciones y ubicación es crítico.

Marcado claro reduce riesgo de errores y asegura resultados esperados cuando llega el producto final.

Ensamblaje PCB – Usa disipador de calor en superficie plana

En ensamblaje, los disipadores son esenciales porque el flujo regular de corriente puede calentar la placa, afectando rendimiento e incluso dañando componentes.

El propósito es controlar calor y minimizar temperatura interna para que la unidad funcione más tiempo.

Alterar superficies de intercambio o usar ventiladores son las dos mejores formas. Resulta que el radiador controla temperatura efectivamente, pero debe elegirse cuidadosamente. Cosas a tener en cuenta:

• El material debe seleccionarse con cuidado. Aluminio y cobre son las dos mejores opciones, pero la correcta depende de la placa.
• La configuración de aletas necesita atención especial ya que el layout y geometría juegan papel esencial en disipación.
• La huella debe mantenerse controlada ya que un disipador grande puede estresar la placa y causar más daño.
• La altura de aletas debe prestarse atención. En algunos casos puede requerir aletas más cortas, por tanto un compromiso.

Cómo fijas el disipador también juega papel vital en el rendimiento. Elige método adecuado para buenos resultados.

Ensamblaje PCB – Ten cuidado con el tamaño

Antes de construir placas y completar tareas de ensamblaje, es esencial saber exactamente dónde pretendes usarlas y cómo.

Estas tabletas se usan para todo, desde televisores a portátiles. Sin embargo, como el tamaño y diseño de electrónicos difieren, una placa puede no encajar siempre en otras.

Herramientas especiales para el tamaño del dispositivo de rastreo. También, esto debe hacerse antes de diseñar, porque necesitas diseñar según tamaño. El producto final debe encajar en tu espacio esencial. De lo contrario, puede no servir.

Ensamblaje PCB – Opta por bucles pequeños

Las trazas que apuntas se llaman bucles, y deben ser pequeños; de lo contrario, crearán ruido, resultando en disrupción.

Debes recordar esto en la etapa de diseño y prestar atención especial siempre que apiles una nueva capa o consideres tierra, ya que cada adición puede afectar bucles.

Ensamblaje PCB – Considera fuentes de ruido

El ruido electrónico en PCB puede afectar negativamente la operación. Necesita atención especial, principalmente si nuestro circuito opera en frecuencias MHz o superiores.

Frecuencias altas aumentan riesgo de ruido que degrada rendimiento. La mejor forma de reducir ruido es prestar atención a fuentes potenciales y cortar el mal de raíz en la fase de diseño.

Consejos para controlar ruido:

• Cubre la mayor área posible con planos de potencia y tierra.
• Mantén trazas simples originales lo más pequeñas y finas posible.
• Asegúrate de colocar circuitos digitales y analógicos por separado.
• Evita giros de 90 grados; elige dos giros de 45 si necesitas un giro de 90.
• Asegúrate de colocar trazas lejos de osciladores.

Ensamblaje PCB – Selecciona materiales correctos

Necesitarás varios materiales para completar una placa. Estos incluyen FR-2 (papel fenólico algodón), FR-3 (papel algodón y epoxi), FR-5 (vidrio tejido y epoxi), FR-4 (vidrio hilado y epoxi), FR-6 (vidrio mate y poliéster), CEM-1 (papel algodón y epoxi), G-10 (vidrio tejido y epoxi), CEM-2 (papel algodón y epoxi), etc.

Hay varias variedades. Como probablemente contratarás a alguien para fabricar, puede que no tengas control total sobre materiales. Aún así, es esencial discutir este factor con el proveedor y estar en la misma página sobre expectativas y entrega para saber qué esperar.

Ensamblaje PCB – Presta atención a la toma de tierra (Grounding)

La toma de tierra es un concepto que interviene cuando hablamos de items que tratan con corriente. Cada PCB requiere tierra adecuada para funcionar correctamente.

Puede definirse como conductor de tierra, ya sea como potencial de voltaje de nodo arbitrario, y puede combinar corriente de bucle.

Lo que se llama tierra depende del diseño. Mala tierra reduce rendimiento. Es esencial controlar flujo de corriente.

Puedes elegir entre múltiples opciones:

• Tierra flotante
• Tierra AC
• Tierra virtual
• Tierra física (Earth)
• Tierra de chasis

Sin embargo, en PCB, las opciones acaban siendo plano de tierra, vias de plano de tierra, tierras de conector y desacoplamiento.

Puedes elegir una basada en requisitos pero recuerda:

• Asegura que todo esté conectado
• Mantén la capa de tierra completa
• Siempre ten un punto de tierra común
• Usa las mínimas vias en serie posible
• Mejor diseñar tierra antes de pasar al enrutado
• Entiende cómo fluyen tus corrientes
• Planifica cómo manejar varianza dinámica entre múltiples tierras
• Diseña considerando consideraciones de señal mixta

Ensamblaje PCB – Siempre ve por un prototipo

Una vez seleccionada una empresa, es mejor solicitar primero un prototipo para manejar el ensamblaje. Asegurarás que sabes lo que eliges porque no todas las empresas entregan lo que prometen.

La mayoría de empresas de ensamblaje están dispuestas a proporcionar ensamblaje de prototipo si prometes un pedido grande a cambio.

Conclusión

Ahora que sabes cómo diseñar para ensamblaje óptimo, seguro que no tendrás problemas para obtener lo que quieres. Contáctanos hoy si estás listo para fabricar placas de alta calidad.