7 Consejos Esenciales para Diseñar tu Primera PCB

1. Técnicas para Diseñar una PCB

El diseño de proyectos de placas de circuito implica un proceso sistemático con pasos o fases definidos. No se trata solo de juntar algunos componentes eléctricos; es mucho más que eso. Una técnica de diseño simple incluye los siguientes pasos:

1. Capturar los requisitos de diseño
2. Asegurar los componentes correctos
3. Dibujar trayectorias que enlacen los componentes entre sí
4. Instalación de cada componente según el diseño
5. Prueba de la PCB terminada

2. Problemas Comunes que Afectan a Proyectos de Placas de Circuito

Si la PCB no se diseña usando pasos y métodos apropiados, afectará la calidad y función de la PCB. Medidas estandarizadas, clearances (aislamientos) y precauciones deben seguirse; estos pueden prevenir fallos de placa de circuito.

Tres problemas de seguimiento (tracking) se encuentran usualmente en el diseño de PCB; debemos evitarlos:

A. Interferencia Electromagnética (EMI):

Fallo de prototipo PCB. Y malas técnicas de diseño PCB han sido implicadas en problemas EMI de PCB. Los siguientes consejos de diseño PCB son necesarios para reducir EMI no deseado en la placa de circuito:

1. La placa de circuito debería estar blindada con una pantalla metálica para reducir la cantidad de EMI que viene del entorno externo.
2. Dobla las pistas de PCB en un ángulo de 45 grados al borde de la PCB para prevenir propagación de EMI a través del lado.
3. Evita microstrips, cambios de capa y enrutamiento en señales rápidas.
4. Usa striplines y deja que las pistas diferenciales estén en proximidad.
5. Adopta impedancia controlada que suprima EMI y haga que la impedancia de línea coincida con la impedancia de la fuente.
6. Adopta prácticas de tierra (grounding) coincidentes para prevenir defectos de línea de transmisión.
7. Usa condensadores de desacoplo para la transmisión de señales rápidas para reducir emisiones.
8. Evita usar antenas tanto como sea posible y posiciona componentes sensibles lejos de señales interferentes.

B. Problemas de Gestión Térmica:

El problema de disipación de calor puede causar mucho daño a la PCB o obstaculizar significativamente su rendimiento. Averigua la cantidad de potencia que cada componente consumió porque la energía consumida suele corresponder a la cantidad de calor disipada.

Identifica esos componentes que liberan más calor y evalúa su estrategia de disipación de calor. Usa un ventilador o disipadores de calor (heat sinks) para facilitar la disipación de calor para ingredientes potentes y ubica partes delicadas lejos de ellos.

C. Integridad de Señal:

Los paquetes de software de diseño PCB con funciones de evaluación de integridad de señal para comprobar la integridad de señal mientras procedes con el diseño. Los siguientes consejos te permitirán reducir problemas de integridad de señal:

1. Asegura que las líneas de transmisión tienen planos de tierra debajo para evitar problemas de línea de transmisión.
2. Adopta impedancia de línea de transmisión que coincida con la impedancia de tierra para prevenir desajuste entre la impedancia del transmisor de carga y la línea.
3. Adopta métodos de tierra adecuados y evita conmutación simultánea de líneas de salida.
4. Reduce la inductancia mutua y capacitancia tanto como sea posible para prevenir efectos de crosstalk (diafonía).

3. Componentes de Proyectos de Placas de Circuito

Selecciona los componentes de Proyectos de Placas de Circuito con extrema precaución. No quieres usar ingredientes con los que lucharás para conseguir en el mercado cuando se necesiten. Los elementos seleccionados deben ser fácilmente reemplazables y mantenibles. Para esto, debes considerar la fiabilidad del fabricante del componente y la disponibilidad de los componentes seleccionados en el mercado. También tienes que considerar el coste de las piezas y el coste de mantenimiento.

Incluso entiende los materiales usados para hacer cada parte. El material usado afectará factores como la fuerza, calidad, durabilidad, coste, capacidad de absorción de humedad, coste de mantenimiento, resistencia al fuego, etc. de la PCB.

4. Dimensiones de Elementos PCB

Cada fabricante de PCB tiene sus especificaciones de diseño preferidas, incluyendo el ancho de pista preferido y el espaciado de componentes. Tu responsabilidad es averiguar lo que necesitas y basar tu búsqueda de un fabricante en tus requisitos. Si no sabes lo que necesitas antes de consultar fabricantes, la mayoría de ellos solo propondrán lo que les conviene a ellos en lugar de lo que conviene a tus necesidades.

5. Buenas Habilidades de Soldadura

Habilidades perfectas de soldadura o estañado son necesarias para hacer placas de circuito ideales. Problemas de PCB, como cortocircuitos, pueden asociarse con problemas de soldadura. Los siguientes consejos te darán parte de la información que necesitas para un proceso de soldadura perfecto.

1. Suelda componentes pequeños o menos sensibles antes que grandes o frágiles

Es inteligente soldar primero las partes menores de la PCB antes de soldar los elementos más significativos. Si sueldas primero los componentes vitales, el acceso a las partes pequeñas podría bloquearse, causando una obstrucción de soldadura. Además, suelda componentes sensibles al final para prevenir que se dañen al soldar componentes menos sensibles.

2. Asegura que la punta del soldador está limpia

Consigues una unión de soldadura de calidad cuando la punta de tu soldador es decente porque facilita mejor conducción de calor. Por tanto, asegura que usas una punta de soldador generosa. Un excelente método para asegurar esto es usar una esponja húmeda para limpiarla.

3. Asegura la formación de uniones de soldadura

No es raro encontrar conexiones de soldadura faltantes en circuitos complejos. Confirma la presencia de uniones de soldadura después de soldar cada componente para evitar frustración al final de tu trabajo.

4. Usa disipadores de calor o ventiladores para componentes potentes

Los ingredientes potentes producen mucho calor, y necesitas asegurar una disipación de calor adecuada en la placa. Usa disipadores de calor o ventiladores para facilitar la disipación de calor y para conectar cables de componentes sensibles.

Lee nuestro artículo, Soldadura PCB – Métodos y Técnicas para Reducir Problemas, para obtener toda la información que necesitarás para un proceso de soldadura PCB exitoso.

6. Archivos de Proyectos de Placas de Circuito Producidos

Cuando estás desarrollando un layout PCB, el archivo con el que trabajas es diferente del que tu fabricante necesita para hacer su trabajo. Es decir, los datos que editas son los compatibles con tu software CAD (como DipTrace). Se llama Archivos de Proyecto (Project Files). Pero es mayormente inútil para el fabricante en ese formato. Lo que tu fabricante necesita de ti son archivos Gerber, y generalmente se llaman Archivos de Fabricante (Manufacturer Files).

Otro Archivo de Fabricante requerido por el fabricante de ti es el archivo de Taladro (Drill file). Cuenta por la posición y dimensiones de todos los agujeros que pasarán a través de la PCB.

Ahora, cada fabricante tiene sus requisitos de archivo Gerber, dependiendo del equipamiento de fabricación. La generación de archivos Gerber es uno de los pasos complicados en el diseño de PCB, y el proceso requiere experiencia y pericia. Los errores pueden llevar a un retraso de producción o un producto no funcional.

Pide instrucciones específicas a tu fabricante elegido sobre el proceso de generación de archivos Gerber y Drill usando herramientas CAD recomendadas. Después, lo inteligente es usar el software CAD recomendado y seguir las instrucciones para obtener los datos necesarios.

Alternativamente, puedes encontrar fabricantes que acepten Archivos de Proyecto en sus formatos raw para evitar el complejo proceso de generación de archivos Gerber. Tales fabricantes generan Archivos de Fabricante ellos mismos a través de algunos medios automatizados.

7. Elige el Proveedor Adecuado para tus Proyectos de Placas de Circuito

El éxito de tus proyectos de placas de circuito depende de la efectividad de tu fabricante de PCB y proveedor de componentes. Elige un fabricante capaz de guiarte a través del proceso de producción con total honestidad y dedicación al éxito de los Proyectos de Placas de Circuito. Haz una investigación sobre capacidades del fabricante, proximidad y fiabilidad.

Adicionalmente, consigue tus componentes PCB de un proveedor probado y de confianza. Incluso es aconsejable que elijas un fabricante y un proveedor de componentes basándote en recomendaciones de gente más experimentada en la industria.

Resumen

Sin duda, cosas más complicadas que la fabricación de PCB no son muchas, incluso para expertos que han completado varios proyectos de placas de circuito. Y pensar que eres principiante en esto podría ser aterrador. Pero como te aseguraron al principio, no entres en pánico. Los consejos de arriba te guiarán al éxito.

Elige las técnicas correctas, componentes y fabricante; usa excelentes habilidades de soldadura y archivos de proyecto, y evita los problemas comunes de PCB mencionados arriba. Por si acaso aún necesitas orientación, o buscas un fabricante de PCB fiable para tus proyectos de placas de circuito, contáctanos hoy en WellPCB. Estaremos encantados de ayudarte.