7 factores esenciales para diseñar PCB de alta calidad

Para la mayoría de ingenieros electrónicos, diseñar PCB es una tarea habitual. Aunque tengan años de experiencia, crear un diseño de PCB de alta calidad no es sencillo. Son muchos los factores a considerar. Aquí analizamos siete claves para un diseño de calidad.

7 consejos para un diseño de PCB de alta calidad

Los siguientes siete puntos debe tenerlos en cuenta cualquier ingeniero, ya sea experimentado o novel, si desea diseñar PCB de calidad para sus aplicaciones electrónicas:

1. Materiales de la placa: Es la base de cualquier proyecto de diseño de PCB. Debe conocer los materiales necesarios.
   • Una PCB consta de un material sólido no conductor, normalmente epoxi reforzado con vidrio (FR‑4), laminado con cobre. El cobre crea la superficie conductora. El FR‑4 es asequible y resistente al fuego.
   • En circuitos RF o de alto rendimiento se usan bases de PTFE o cerámica con diversos rellenos.
2. Apilado de la PCB (stack-up): Define el número de capas de la PCB. Permite al ingeniero conocer la impedancia requerida en cada capa. Una estimación adecuada del número de capas facilita la elección del proceso de fabricación correcto, logrando el rendimiento deseado, la fiabilidad y minimizando costes.
3. Pistas de cobre: Son los componentes más importantes en una PCB. Es vital entender sus propiedades y limitaciones al diseñarlas. Suelen crearse eliminando cobre de la lámina metálica sólida sobre el material base.
4. Tipos de vías (vias): Son elementos cruciales porque establecen conexiones entre capas. Existen varios tipos: enterradas (buried), pasantes (through), ciegas (blind) y microvias (apiladas, multilayer y de una sola capa). En los mejores diseños se minimizan las vías. También hay que conocer su capacidad de transporte de corriente.
5. Selección de componentes: Es el paso más laborioso en cualquier proyecto de diseño de PCB. Elegir el componente adecuado minimiza errores y asegura la calidad. Dado que hay millones de componentes en el mercado, tenga en cuenta:
   • Seleccione componentes ampliamente utilizados y fácilmente disponibles. Evite los que ya no se fabrican.
   • Algunos componentes se venden en grandes cantidades; tenga cuidado al elegirlos.
   • Todos los componentes vienen en un tipo de encapsulado que facilita su montaje en la PCB. Algunos están disponibles en varios encapsulados, lo que puede dar compatibilidad.
6. Reglas de diseño: Tras resolver los requisitos anteriores, el ingeniero debe centrarse en las reglas de diseño: presupuestos de diafonía (crosstalk), colocación de componentes, asignación de capas, análisis de tiempo de vuelo, reglas de diseño para fabricación (DFM), etc.
7. Integridad de señal y potencia: Considerado un aspecto clave de una PCB de calidad. Hay que evaluar tiempos de subida y bajada de señal, fuerza de driver, longitudes de pista e impedancia característica. Para garantizar el rendimiento, se realizan simulaciones de integridad de señal (SI) pre y post layout.

Los circuitos electrónicos de alto rendimiento requieren grandes corrientes, por lo que el comportamiento en CA y CC de la red de distribución de potencia debe considerarse.

Esta lista ofrece un buen punto de partida tanto para ingenieros experimentados como para principiantes. En próximos artículos profundizaremos en algunos de estos puntos y le guiaremos en las tareas de ensamblaje de PCB.

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