¿Qué es la placa de circuito impreso (PCB)? Todo lo que necesitas saber

La PCB, también conocida como placa de circuito impreso, está hecha de diferentes hojas de un material no conductor, se usa para soportar físicamente y conectar los componentes enchufados montados en la superficie. Pero, ¿cuáles son las funciones de una placa PCB? ¡Lea el siguiente contenido para obtener más información útil! ---- FMUSER "

¿Está buscando respuestas a las siguientes preguntas?

¿Qué hace una placa de circuito impreso?
¿Cómo se llama un circuito impreso?
¿De qué está hecha una placa de circuito impreso?
¿Cuánto cuesta una placa de circuito impreso?
¿Son tóxicas las placas de circuito impreso?
¿Por qué se llama placa de circuito impreso?
¿Puedes tirar las placas de circuito?
¿Cuáles son las partes de una placa de circuito?
¿Cuánto cuesta reemplazar una placa de circuito?
¿Cómo identifica una placa de circuito?
¿Cómo funciona una placa de circuito?

O tal vez no esté tan seguro de saber las respuestas a estas preguntas, pero no se preocupe, ya que an experto en electrónica e ingeniería de RF, FMUSER presentará todo lo que necesita saber sobre la placa PCB.

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Contenido

1) ¿Qué es una placa de circuito impreso?
2) ¿Por qué se llama placa de circuito impreso?
3) Diferentes tipos de PCB (placas de circuito impreso) 
4) Industria de placas de circuito impreso en 2021
5) ¿De qué está hecha una placa de circuito impreso?
6) Material fabricado diseñado para PCB más popular
7) Componentes de la placa de circuito impreso y cómo funcionan
8) Función de placa de circuito impreso: ¿por qué necesitamos PCB?
9) Principio de ensamblaje de PCB: orificio pasante frente a montaje en superficie

¿Qué es una placa de circuito impreso?

Información básica de Junta PCB

Apodo: PCB es conocido como tablero de cableado impreso (PLP) o tablero de cableado grabado (EWB), también puede llamar a la placa PCB como Placa de circuito, Panel de computadora personalo PCB 

Definición: En términos generales, una placa de circuito impreso se refiere a un tablero delgado o una hoja aislante plana hecho de diferentes hojas de un material no conductor como fibra de vidrio, epoxi compuesto u otro material laminado, que es la base de la placa que se utiliza físicamente para apoyar y conectar el componentes con zócalo montados en superficie como transistores, resistencias y circuitos integrados en la mayoría de la electrónica. Si considera una placa de PCB como una bandeja, entonces los "alimentos" en la "bandeja" serán el circuito electrónico, así como otros componentes conectados a él, PCB se relaciona con muchas terminologías profesionales, puede encontrar más sobre la terminología de PCB de Blow ¡página!

Lea también: Glosario de terminología de PCB (apto para principiantes) | Diseño de PCB

Una placa de circuito impreso con componentes electrónicos se denomina conjunto de circuito impreso (PCA), conjunto de la placa de circuito impreso or Ensamblaje de PCB (PCBA), placas de cableado impreso (PWB) o "tarjetas de cableado impreso" (PWC), pero placa de circuito impreso en PCB (PCB) sigue siendo el nombre más común.

La placa principal de una computadora se denomina "placa del sistema" o "placa base".

* ¿Qué es una placa de circuito impreso?

Según Wikipedia, una placa de circuito impreso se refiere a:
"Una placa de circuito impreso soporta mecánicamente y conecta eléctricamente componentes eléctricos o electrónicos utilizando pistas conductoras, almohadillas y otras características grabadas de una o más capas de láminas de cobre laminadas sobre y / o entre capas de láminas de un sustrato no conductor".

La mayoría de las placas de circuito impreso son planas y rígidas, pero los sustratos flexibles pueden permitir que las placas encajen en espacios complicados.

Una cosa interesante es que, aunque la mayoría de las placas de circuito están hechas de plástico o compuestos de fibra de vidrio y resina y usan trazas de cobre, se puede usar una amplia variedad de otros materiales. 

NOTA: PCB también puede significar "Bloque de control de proceso, "una estructura de datos en un núcleo del sistema que almacena información sobre un proceso. Para que un proceso se ejecute, el sistema operativo primero debe registrar información sobre el proceso en la PCB.

Lea también Proceso de fabricación de PCB | 16 pasos para hacer una placa PCB

La estructura de una placa PCB

Una placa de circuito impreso se compone de diferentes capas y materiales, que en conjunto realizan diferentes acciones para aportar más sofisticación a los circuitos modernos. En este artículo, discutiremos en detalle todos los diferentes materiales y elementos de composición de la placa de circuito impreso.

Una placa de circuito impreso como la del ejemplo de la imagen tiene solo una capa conductora. Una placa de circuito impreso de una sola capa es muy restrictiva; la realización del circuito no hará un uso eficiente de las áreas disponibles y el diseñador puede tener dificultades para crear las interconexiones necesarias.

* La composición de una placa PCB

El material base o sustrato de la placa de circuito impreso donde se apoyan todos los componentes y equipos de la placa de circuito impreso suele ser fibra de vidrio. Si se tienen en cuenta los datos de fabricación de PCB, el material más popular para fibra de vidrio es FR4. El núcleo sólido FR4 proporciona a la placa de circuito impreso su resistencia, soporte, rigidez y grosor. Dado que existen diferentes tipos de placas de circuito impreso, como PCB normales, PCB flexibles, etc., se fabrican con plástico flexible de alta temperatura.

La incorporación de capas conductoras adicionales hace que la PCB sea más compacta y más fácil de diseñar. Una placa de dos capas es una mejora importante sobre una placa de una sola capa, y la mayoría de las aplicaciones se benefician de tener al menos cuatro capas. Un tablero de cuatro capas consta de la capa superior, la capa inferior y dos capas internas. ("Arriba" y "abajo" pueden no parecer la típica terminología científica, pero de todos modos son las designaciones oficiales en el mundo del diseño y fabricación de PCB).

Lea también: Diseño de PCB | Diagrama de flujo del proceso de fabricación de PCB, PPT y PDF

¿Por qué se llama placa de circuito impreso?

Primera placa PCB

La invención de la placa de circuito impreso se le atribuye a Paul Eisler, un inventor austriaco. Paul Eisler desarrolló por primera vez la placa de circuito impreso cuando estaba trabajando en un aparato de radio en 1936, pero las placas de circuito no se utilizaron masivamente hasta después de la década de 1950. A partir de entonces, la popularidad de los PCB comenzó a crecer rápidamente.

Las placas de circuito impreso evolucionaron a partir de los sistemas de conexión eléctrica que se desarrollaron en la década de 1850, aunque el desarrollo que condujo a la invención de la placa de circuito se remonta a la década de 1890. Las tiras o varillas de metal se utilizaron originalmente para conectar grandes componentes eléctricos montados sobre bases de madera. 

*Tiras de metal utilizadas en la conexión de componentes

Con el tiempo, las tiras de metal fueron reemplazadas por cables conectados a terminales de tornillo, y las bases de madera fueron reemplazadas por chasis de metal. Pero se necesitaban diseños más pequeños y compactos debido al aumento de las necesidades operativas de los productos que utilizaban placas de circuito.

En 1925, Charles Ducas de los Estados Unidos presentó una solicitud de patente para un método de crear una trayectoria eléctrica directamente sobre una superficie aislada mediante la impresión a través de una plantilla con tintas conductoras de electricidad. Este método dio origen al nombre de "cableado impreso" o "circuito impreso".

* Patentes de placa de circuito impreso y Charles Ducas con el primer equipo de radio que utiliza un chasis de circuito impreso y bobina de antena. 

Pero la invención de la placa de circuito impreso se le atribuye a Paul Eisler, un inventor austriaco. Paul Eisler desarrolló por primera vez la placa de circuito impreso cuando estaba trabajando en un aparato de radio en 1936, pero las placas de circuito no se utilizaron masivamente hasta después de la década de 1950. A partir de entonces, la popularidad de los PCB comenzó a crecer rápidamente.

La historia del desarrollo de PCB

● 1925: Charles Ducas, un inventor estadounidense, patenta el primer diseño de placa de circuito cuando estampa materiales conductores en una placa de madera plana.
● 1936: Paul Eisler desarrolla la primera placa de circuito impreso para su uso en un aparato de radio.
● 1943: Eisler patenta un diseño de PCB más avanzado que implica grabar los circuitos en una lámina de cobre sobre un sustrato no conductor reforzado con vidrio.
● 1944: Estados Unidos y Gran Bretaña trabajan juntos para desarrollar espoletas de proximidad para su uso en minas, bombas y proyectiles de artillería durante la Segunda Guerra Mundial.
● 1948: El Ejército de los Estados Unidos lanza al público la tecnología de PCB, lo que ha provocado un desarrollo generalizado.
● 1950: Los transistores se introducen en el mercado de la electrónica, lo que reduce el tamaño total de la electrónica y facilita la incorporación de PCB y mejora drásticamente la confiabilidad de la electrónica.
● Década de 1950 a 1960: Los PCB evolucionan hacia placas de doble cara con componentes eléctricos en un lado e impresión de identificación en el otro. Las placas de zinc se incorporan en los diseños de PCB y se implementan materiales y recubrimientos resistentes a la corrosión para evitar la degradación.
● 1960:  El circuito integrado, IC o chip de silicio, se introduce en los diseños electrónicos, colocando miles e incluso decenas de miles de componentes en un solo chip, lo que mejora significativamente la potencia, la velocidad y la confiabilidad de la electrónica que incorpora estos dispositivos. Para acomodar los nuevos circuitos integrados, la cantidad de conductores en una PCB tuvo que aumentar drásticamente, lo que resultó en más capas dentro de la PCB promedio. Y al mismo tiempo, debido a que los chips IC son tan pequeños, los PCB comienzan a hacerse más pequeños y las conexiones de soldadura de manera confiable se vuelven más difíciles.
● 1970: Las placas de circuito impreso están asociadas incorrectamente con el bifenilo policlorado, químico dañino para el medio ambiente, que también se abreviaba como PCB en ese momento. Esta confusión resulta en confusión pública y preocupaciones de salud comunitaria. Para reducir la confusión, las placas de circuito impreso (PCB) pasan a llamarse placas de cableado impreso (PWB) hasta que las PCB químicas se eliminen gradualmente en la década de 1990.
● Década de 1970 a 1980: Las máscaras de soldadura de materiales poliméricos delgados se desarrollan para facilitar la aplicación de soldadura en los circuitos de cobre sin puentear los circuitos adyacentes, lo que aumenta aún más la densidad del circuito. Posteriormente, se desarrolla un recubrimiento de polímero con imágenes fotográficas que se puede aplicar directamente a los circuitos, secar y modificar posteriormente mediante exposición fotográfica, lo que mejora aún más la densidad del circuito. Esto se convierte en un método de fabricación estándar para PCB.
● 1980:  Se desarrolla una nueva tecnología de ensamblaje llamada tecnología de montaje en superficie, o SMT para abreviar. Anteriormente, todos los componentes de PCB tenían cables conductores que se soldaban en los orificios de los PCB. Estos agujeros ocuparon un espacio valioso que se necesitaba para el enrutamiento de circuitos adicional. Se desarrollaron componentes SMT y rápidamente se convirtieron en el estándar de fabricación, que se soldaban directamente en pequeñas almohadillas en la PCB, sin necesidad de agujeros. Los componentes SMT proliferaron rápidamente convirtiéndose en el estándar de la industria y trabajaron para reemplazar los componentes del orificio pasante, mejorando nuevamente la potencia funcional, el rendimiento y la confiabilidad, así como reduciendo los costos de fabricación electrónica.
● 1990: Los PCB continúan disminuyendo de tamaño a medida que el software de diseño y fabricación asistidos por computadora (CAD / CAM) se vuelve más prominente. El diseño de informatización automatiza muchos pasos en el diseño de PCB y facilita diseños cada vez más complejos con componentes más pequeños y livianos. Los proveedores de componentes trabajan simultáneamente para mejorar el rendimiento de sus dispositivos, reducir su consumo eléctrico, aumentar su confiabilidad y, al mismo tiempo, reducir costos. Las conexiones más pequeñas permiten una miniaturización de PCB que aumenta rápidamente.
● 2000: Los PCB se han vuelto más pequeños, livianos, con recuentos de capas mucho más altos y más complejos. Los diseños de PCB de circuito flexible y de múltiples capas permiten una funcionalidad mucho más operativa en dispositivos electrónicos, con PCB cada vez más pequeños y de menor costo.

Lea también: ¿Cómo reciclar una placa de circuito impreso de desecho? | Cosas que debe saber

Diferentes Tipos de PCB (Pplacas de circuito impresas) 

Los PCB a menudo se clasifican en función de la frecuencia, el número de capas y el sustrato utilizado. Algunos tipos de álamo se analizan a continuación:

● PCB de una cara / PCB de una capa
● PCB de doble cara / PCB de doble capa
● PCB multicapa
● PCB flexibles
● PCB rígidos
● PCB rígido-flexible
● PCB de alta frecuencia
● PCB con respaldo de aluminio

1. PCB de una cara / PCB de una sola capa
Los PCB de una cara son el tipo básico de placas de circuito, que contienen solo una capa de sustrato o material base. Un lado del material base está recubierto con una fina capa de metal. El cobre es el recubrimiento más común debido a lo bien que funciona como conductor eléctrico. Estos PCB también contienen una máscara protectora de soldadura, que se aplica en la parte superior de la capa de cobre junto con una capa de serigrafía. 

* Diagrama de PCB de una sola capa

Algunas de las ventajas que ofrecen las placas de circuito impreso de una cara son:
● Los PCB de una cara se utilizan para la producción en volumen y son de bajo costo.
● Estos PCB se utilizan para circuitos simples como sensores de potencia, relés, sensores y juguetes electrónicos.

El modelo de bajo costo y alto volumen significa que se usan comúnmente para una variedad de aplicaciones, incluidas calculadoras, cámaras, radio, equipo estéreo, unidades de estado sólido, impresoras y fuentes de alimentación.

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2. PCB de doble cara / PCB de doble capa
Los PCB de doble cara tienen ambos lados del sustrato con una capa conductora de metal. Los agujeros en la placa de circuito permiten que las partes metálicas se unan de un lado al otro. Estos PCB conectan los circuitos a ambos lados mediante cualquiera de los dos esquemas de montaje, es decir, tecnología de orificio pasante y tecnología de montaje en superficie. La tecnología de orificios pasantes implica insertar componentes de plomo a través de los orificios pretaladrados en la placa de circuito, que están soldados a las almohadillas en los lados opuestos. La tecnología de montaje en superficie implica que los componentes eléctricos se coloquen directamente en la superficie de las placas de circuito. 

* Diagrama de PCB de doble capa

Las ventajas que ofrecen los PCB de doble cara son:
● El montaje en superficie permite conectar más circuitos a la placa en comparación con el montaje con orificio pasante.
● Estos PCB se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidos sistemas de telefonía móvil, monitoreo de energía, equipos de prueba, amplificadores y muchos otros.

Los PCB de montaje en superficie no utilizan cables como conectores. En cambio, muchos cables pequeños se sueldan directamente a la placa, lo que significa que la placa en sí se utiliza como superficie de cableado para los diferentes componentes. Esto permite que los circuitos se completen utilizando menos espacio, liberando espacio para permitir que la placa complete más funciones, generalmente a velocidades más altas y con un peso más ligero de lo que permitiría una placa con orificios pasantes.

Los PCB de doble cara se utilizan normalmente en aplicaciones que requieren un nivel intermedio de complejidad de circuito, como controles industriales, fuentes de alimentación, instrumentación, sistemas HVAC, iluminación LED, tableros de instrumentos de automóviles, amplificadores y máquinas expendedoras.

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3. PCB multicapa
Las placas de circuito impreso multicapa tienen placas de circuito impreso, que comprenden más de dos capas de cobre como 4L, 6L, 8L, etc. Estas placas de circuito impreso amplían la tecnología utilizada en las placas de circuito impreso de doble cara. Varias capas de una placa de sustrato y materiales aislantes separan las capas en PCB multicapa. Los PCB son de tamaño compacto y ofrecen ventajas de peso y espacio. 

* Diagrama de PCB multicapa

Algunas de las ventajas que ofrecen los PCB multicapa son:
● Los PCB multicapa ofrecen un alto nivel de flexibilidad de diseño.
● Estos PCB juegan un papel importante en los circuitos de alta velocidad. Proporcionan más espacio para patrones de conductores y potencia.

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4. PCB flexibles
Los PCB flexibles están construidos sobre un material base flexible. Estos PCB vienen en formatos de una cara, doble cara y multicapa. Esto ayuda a reducir la complejidad dentro del ensamblaje del dispositivo. A diferencia de los PCB rígidos, que utilizan materiales inmóviles como la fibra de vidrio, los circuitos impresos flexibles están hechos de materiales que pueden flexionarse y moverse, como el plástico. Al igual que las placas de circuito impreso rígidas, las placas de circuito impreso flexibles vienen en formatos de una, dos o varias capas. Como deben imprimirse en un material flexible, los PCB flexibles cuestan más para la fabricación.

* Diagrama de PCB flexible

Aún así, los PCB flexibles ofrecen muchas ventajas sobre los PCB rígidos. La más destacada de estas ventajas es el hecho de que son flexibles. Esto significa que se pueden doblar sobre los bordes y envolver alrededor de las esquinas. Su flexibilidad puede generar ahorros de costo y peso, ya que se puede usar una sola PCB flexible para cubrir áreas que pueden requerir múltiples PCB rígidas.

Los PCB flexibles también se pueden usar en áreas que podrían estar sujetas a peligros ambientales. Para hacerlo, simplemente se construyen con materiales que pueden ser impermeables, a prueba de golpes, resistentes a la corrosión o resistentes a aceites de alta temperatura, una opción que los PCB rígidos tradicionales pueden no tener.

Algunas de las ventajas que ofrecen estos PCB son:
● Los PCB flexibles ayudan a reducir el tamaño de la placa, lo que los hace ideales para diversas aplicaciones donde se necesita una alta densidad de seguimiento de señal.
● Estos PCB están diseñados para condiciones de trabajo, donde la temperatura y la densidad son la principal preocupación.

Los PCB flexibles también se pueden usar en áreas que podrían estar sujetas a peligros ambientales. Para hacerlo, simplemente se construyen con materiales que pueden ser impermeables, a prueba de golpes, resistentes a la corrosión o resistentes a aceites de alta temperatura, una opción que los PCB rígidos tradicionales pueden no tener.

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5. PCB rígidos
Los PCB rígidos se refieren a aquellos tipos de PCB cuyo material base está fabricado a partir de un material sólido y que no se puede doblar. Los PCB rígidos están hechos de un material de sustrato sólido que evita que la placa se retuerza. Posiblemente, el ejemplo más común de PCB rígido es una placa base de computadora. La placa base es una placa de circuito impreso multicapa diseñada para distribuir la electricidad de la fuente de alimentación y, al mismo tiempo, permite la comunicación entre todas las partes de la computadora, como CPU, GPU y RAM.

*Los PCB rígidos pueden ser cualquier cosa, desde un simple PCB de una sola capa hasta un PCB multicapa de ocho o diez capas

Los PCB rígidos constituyen quizás el mayor número de PCB fabricados. Estos PCB se utilizan en cualquier lugar en el que sea necesario configurar el PCB en una forma y permanecer así durante el resto de la vida útil del dispositivo. Los PCB rígidos pueden ser cualquier cosa, desde un simple PCB de una sola capa hasta un PCB multicapa de ocho o diez capas.

Todas las placas de circuito impreso rígidas tienen construcciones de una capa, dos capas o varias capas, por lo que todas comparten las mismas aplicaciones.

● Estos PCB son compactos, lo que garantiza la creación de una variedad de circuitos complejos a su alrededor.

● Los PCB rígidos ofrecen una fácil reparación y mantenimiento, ya que todos los componentes están claramente marcados. Además, las rutas de las señales están bien organizadas.

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6. PCB rígidos y flexibles
Los PCB rígidos y flexibles son una combinación de placas de circuito rígidas y flexibles. Comprenden múltiples capas de circuitos flexibles unidos a más de una placa rígida.

* Diagrama de PCB rígido flexible

Algunas de las ventajas que ofrecen estos PCB son:
● Estos PCB están fabricados con precisión. Por lo tanto, se utiliza en diversas aplicaciones médicas y militares.
● Al ser livianos, estos PCB ofrecen un 60% de ahorro de peso y espacio.

Los PCB rígidos flexibles se encuentran con mayor frecuencia en aplicaciones donde el espacio o el peso son preocupaciones principales, incluidos teléfonos celulares, cámaras digitales, marcapasos y automóviles.

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7. PCB de alta frecuencia
Los PCB de alta frecuencia se utilizan en el rango de frecuencia de 500MHz a 2GHz. Estos PCB se utilizan en varias aplicaciones críticas de frecuencia como sistemas de comunicación, PCB de microondas, PCB de microbanda, etc.

Los materiales de PCB de alta frecuencia a menudo incluyen laminado epoxi reforzado con vidrio de grado FR4, resina de óxido de polifenileno (PPO) y teflón. El teflón es una de las opciones más caras disponibles debido a su constante dieléctrica pequeña y estable, pequeñas cantidades de pérdida dieléctrica y baja absorción de agua en general.

* Los PCB de alta frecuencia son placas de circuito impreso que están diseñadas para transmitir señales a través de un giaghertz

Se deben considerar muchos aspectos al elegir una placa PCB de alta frecuencia y su correspondiente tipo de conector PCB, incluida la constante dieléctrica (DK), la disipación, la pérdida y el espesor dieléctrico.

El más importante de ellos es el Dk del material en cuestión. Los materiales con una alta probabilidad de cambio de constante dieléctrica a menudo tienen cambios en la impedancia, lo que puede interrumpir los armónicos que componen una señal digital y causar una pérdida general de la integridad de la señal digital, una de las cosas para las que están diseñadas las PCB de alta frecuencia evitar.

Otras cosas a considerar al elegir las placas y los tipos de conectores de PC que se utilizarán al diseñar una PCB de alta frecuencia son:

● Pérdida dieléctrica (DF), que afecta la calidad de transmisión de la señal. Una menor cantidad de pérdida dieléctrica podría generar una pequeña pérdida de señal.
● Expansión térmica. Si las tasas de expansión térmica de los materiales utilizados para construir la PCB, como la lámina de cobre, no son las mismas, los materiales podrían separarse entre sí debido a los cambios de temperatura.
● Absorción de agua. La ingesta alta de agua afectará la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica de PCB, especialmente si se usa en ambientes húmedos.
● Otras resistencias. Los materiales utilizados en la construcción de una PCB de alta frecuencia deben tener una alta calificación de resistencia al calor, resistencia al impacto y resistencia a productos químicos peligrosos, según sea necesario.

FMUSER es el experto en la fabricación de PCB de alta frecuencia, no solo proporcionamos PCB económicos, sino también soporte en línea para el diseño de su PCB, contáctenos para más información!

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8. PCB con respaldo de aluminio
Estos PCB se utilizan en aplicaciones de alta potencia, ya que la construcción de aluminio ayuda a disipar el calor. Se sabe que los PCB con respaldo de aluminio ofrecen un alto nivel de rigidez y un bajo nivel de expansión térmica, lo que los hace ideales para aplicaciones que tienen una alta tolerancia mecánica. 

* Diagrama de PCB de aluminio

Algunas de las ventajas que ofrecen estos PCB son:

▲ Bajo costo. El aluminio es uno de los metales más abundantes en la Tierra y representa el 8.23% del peso del planeta. El aluminio es fácil y económico de extraer, lo que ayuda a reducir los gastos en el proceso de fabricación. Por lo tanto, la construcción de productos con aluminio es menos costosa.
▲ Respetuoso con el medio ambiente. El aluminio no es tóxico y es fácilmente reciclable. Debido a su facilidad de montaje, la fabricación de placas de circuito impreso de aluminio también es una buena forma de ahorrar energía.
▲ Disipación de calor. El aluminio es uno de los mejores materiales disponibles para disipar el calor de los componentes cruciales de las placas de circuito. En lugar de dispersar el calor hacia el resto del tablero, transfiere el calor al aire libre. La PCB de aluminio se enfría más rápido que una PCB de cobre de tamaño equivalente.
▲ Durabilidad del material. El aluminio es mucho más duradero que los materiales como la fibra de vidrio o la cerámica, especialmente para las pruebas de caída. El uso de materiales de base más resistentes ayuda a reducir los daños durante la fabricación, el envío y la instalación.

Todas estas ventajas hacen que la PCB de aluminio sea una excelente opción para aplicaciones que requieren altas salidas de potencia dentro de tolerancias muy ajustadas, incluidos semáforos, iluminación automotriz, fuentes de alimentación, controladores de motor y circuitos de alta corriente.

Además de LED y fuentes de alimentación. Los PCB con respaldo de aluminio también se pueden usar en aplicaciones que requieren un alto grado de estabilidad mecánica o donde el PCB puede estar sujeto a altos niveles de estrés mecánico. Están menos sujetos a la expansión térmica que un tablero a base de fibra de vidrio, lo que significa que los otros materiales del tablero, como la lámina de cobre y el aislamiento, tendrán menos probabilidades de desprenderse, lo que alargará aún más la vida útil del producto.

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Industria de placas de circuito impreso en 2021

El mercado mundial de PCB se puede segmentar según el tipo de producto en flex (FPCB flexible y PCB rígido-flexible), sustrato IC, interconexión de alta densidad (HDI) y otros. Sobre la base del tipo de laminado de PCB, el mercado se puede dividir en PR4, epoxi de alta Tg y poliimida. El mercado se puede dividir en función de las aplicaciones en electrónica de consumo, automotriz, médica, industrial y militar / aeroespacial, etc.

El crecimiento del mercado de PCB durante el período histórico se ha visto respaldado por varios factores, como el auge del mercado de la electrónica de consumo, el crecimiento de la industria de dispositivos sanitarios, una mayor necesidad de PCB de doble cara, un aumento en la demanda de funciones de alta tecnología en la industria automotriz. y un aumento de la renta disponible. El mercado también se enfrenta a algunos desafíos, como los estrictos controles de la cadena de suministro y la inclinación hacia los componentes COTS.

Se espera que el mercado de placas de circuito impreso registre una tasa compuesta anual de 1.53% durante el período de pronóstico (2021 - 2026) y se valoró en USD 58.91 mil millones en 2020, y se prevé que tenga un valor de USD 75.72 mil millones para 2026 durante el período 2021- 2026. El mercado experimentó un rápido crecimiento en los últimos años, principalmente debido al desarrollo continuo de dispositivos electrónicos de consumo y la creciente demanda de PCB en todos los equipos electrónicos y eléctricos.

La adopción de PCB en vehículos conectados también ha acelerado el mercado de PCB. Se trata de vehículos que están totalmente equipados con tecnologías inalámbricas y por cable, lo que hace posible que los vehículos se conecten a dispositivos informáticos como teléfonos inteligentes con facilidad. Con dicha tecnología, los conductores pueden desbloquear sus vehículos, iniciar los sistemas de control de clima de forma remota, verificar el estado de la batería de sus autos eléctricos y rastrear sus autos usando teléfonos inteligentes.

La proliferación de la tecnología 5G, los PCB impresos en 3D, otras innovaciones como los PCB biodegradables y el aumento en el uso de PCB en tecnologías portátiles y la actividad de fusiones y adquisiciones (M&A) son algunas de las últimas tendencias existentes en el mercado.

Además, la demanda de dispositivos electrónicos, como teléfonos inteligentes, relojes inteligentes y otros dispositivos, también ha impulsado el crecimiento del mercado. Por ejemplo, según el estudio US Consumer Technology Sales and Forecast, realizado por la Consumer Technology Association (CTA), los ingresos generados por los teléfonos inteligentes se valoraron en USD 79.1 mil millones y USD 77.5 mil millones en 2018 y 2019, respectivamente.

La impresión 3D ha demostrado ser parte integral de una de las grandes innovaciones de PCB últimamente. Se espera que la electrónica impresa en 3D, o PE 3D, revolucione la forma en que se diseñan los sistemas eléctricos en el futuro. Estos sistemas crean circuitos 3D imprimiendo un elemento de sustrato capa por capa, luego agregando una tinta líquida encima que contiene funcionalidades electrónicas. Luego, se pueden agregar tecnologías de montaje en superficie para crear el sistema final. El 3D PE puede potencialmente proporcionar inmensos beneficios técnicos y de fabricación tanto para las empresas de fabricación de circuitos como para sus clientes, especialmente en comparación con los PCB 2D tradicionales.

Con el brote de COVID-19, la producción de placas de circuito impreso se vio afectada por limitaciones y retrasos en la región de Asia y el Pacífico, especialmente en China, durante los meses de enero y febrero. Las empresas no han realizado cambios importantes en sus capacidades de producción, pero la debilidad de la demanda en China presenta algunos problemas en la cadena de suministro. El informe de la Asociación de la Industria de Semiconductores (SIA), en febrero, indicó posibles impactos comerciales a más largo plazo fuera de China relacionados con el COVID-19. El efecto de la disminución de la demanda podría reflejarse en los ingresos del 2T20 de las empresas.

El crecimiento del mercado de PCB está fuertemente vinculado a la economía global y la tecnología estructural como teléfonos inteligentes, 4G / 5G y centros de datos. Se espera la caída del mercado en 2020 debido al impacto de Covid-19. La pandemia ha frenado la fabricación de productos electrónicos de consumo, teléfonos inteligentes y automóviles y, por lo tanto, ha frenado la demanda de PCB. El mercado mostraría una recuperación gradual debido a la reanudación de las actividades manufactureras para dar un impulso a la economía global.

¿De qué está hecha una placa de circuito impreso?

El PCB generalmente está hecho de cuatro capas de material unidas por calor, presión y otros métodos. Cuatro capas de una PCB están hechas de sustrato, cobre, máscara de soldadura y serigrafía.

Cada placa será diferente, pero en su mayoría compartirán algunos de los elementos, aquí están algunos de los materiales más comunes utilizados en la fabricación de placas de circuito impreso:

Los seis componentes básicos de una placa de circuito impreso estándar son:

● La capa central: contiene resina epoxi reforzada con fibra de vidrio.
● Una capa conductora: contiene trazos y almohadillas para formar el circuito (generalmente con cobre, oro, plata).
● Capa de máscara de soldadura - tinta polimérica fina
● Superposición de serigrafía: tinta especial que muestra las referencias de los componentes
● Una soldadura de estaño: se utiliza para unir componentes a orificios pasantes o almohadillas de montaje en superficie

Preimpregnado
El preimpregnado es una tela de vidrio delgada que se recubre con resina y se seca, en máquinas especiales llamadas tratadores de preimpregnado. El vidrio es el sustrato mecánico que mantiene la resina en su lugar. La resina, generalmente epoxi FR4, poliimida, teflón y otros, comienza como un líquido que se recubre sobre la tela. A medida que el preimpregnado se mueve a través del tratador, entra en una sección del horno y comienza a secarse. Una vez que sale del tratador, está seco al tacto.

Cuando el preimpregnado se expone a temperaturas más altas, generalmente por encima de los 300º Fahrenheit, la resina comienza a ablandarse y fundirse. Una vez que la resina en el preimpregnado se derrite, alcanza un punto (llamado termoendurecimiento) donde luego se vuelve a endurecer para volverse rígida nuevamente y muy, muy fuerte. A pesar de esa resistencia, el preimpregnado y el laminado tienden a ser muy ligeros. Las láminas preimpregnadas, o fibra de vidrio, se utilizan para fabricar muchas cosas, desde botes hasta palos de golf, aviones y palas de turbinas eólicas. Pero también es fundamental en la fabricación de PCB. Las láminas preimpregnadas son las que utilizamos para pegar la PCB, y también son las que se utilizan para construir el segundo componente de una PCB: laminado.

* Pila de PCBdiagrama de vista lateral

Laminado
Los laminados, a veces llamados laminados revestidos de cobre, se crean curando a altas temperaturas y capas de presión de tela con una resina termoendurecible. Este proceso forma el espesor uniforme que es esencial para la PCB. Una vez que la resina se endurece, los laminados de PCB son como un compuesto de plástico, con láminas de papel de cobre en ambos lados, si su tablero tiene un recuento de capas alto, entonces el laminado debe estar hecho de vidrio tejido para una estabilidad dimensional. 

PCB compatible con RoHS
Los PCB que cumplen con RoHS son aquellos que siguen la Restricción de Sustancias Peligrosas de la Unión Europea. La prohibición está sobre el uso de plomo y otros metales pesados ​​en productos de consumo. Cada parte del tablero debe estar libre de plomo, mercurio, cadmio y otros metales pesados.

Máscara para soldar
Soldermask es el recubrimiento epoxi verde que cubre los circuitos en las capas externas de la placa. Los circuitos internos están enterrados en las capas de preimpregnado, por lo que no es necesario protegerlos. Pero las capas externas, si no se protegen, se oxidarán y corroerán con el tiempo. Soldermask proporciona esa protección a los conductores en el exterior de la PCB.

Nomenclatura - Serigrafía
La nomenclatura, o algunas veces llamada serigrafía, son las letras blancas que se ven en la parte superior del recubrimiento de la máscara de soldadura en una PCB. La serigrafía suele ser la capa final de la placa, lo que permite al fabricante de PCB escribir etiquetas en las áreas importantes de la placa. Es una tinta especial que muestra los símbolos y referencias de los componentes para las ubicaciones de los componentes durante el proceso de ensamblaje. La nomenclatura son las letras que muestran dónde va cada componente en el tablero y, a veces, también proporciona orientación a los componentes. 

Tanto las máscaras de soldadura como la nomenclatura son típicamente verdes y blancas, aunque es posible que vea otros colores como rojo, amarillo, gris y negro, esos son los más populares.

Soldermask protege todos los circuitos en las capas externas de la PCB, donde no pretendemos adjuntar componentes. Pero también necesitamos proteger los orificios de cobre expuestos y las almohadillas donde planeamos soldar y montar los componentes. Para proteger esas áreas y proporcionar un buen acabado soldable, generalmente utilizamos recubrimientos metálicos, como níquel, oro, soldadura de estaño / plomo, plata y otros acabados finales diseñados solo para fabricantes de PCB.

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Material fabricado diseñado para PCB más popular

Los diseñadores de PCB se enfrentan a varias características de rendimiento cuando analizan la selección de materiales para su diseño. Algunas de las consideraciones más populares son:

Constante dieléctrica - un indicador clave de rendimiento eléctrico
Retardo de llama - crítico para la calificación UL (ver arriba)
Temperaturas de transición vítrea más altas (Tg) - para soportar el procesamiento de ensamblaje a temperaturas más altas
Factores de pérdida mitigados - importante en aplicaciones de alta velocidad, donde se valora la velocidad de la señal
Fuerza mecánica incluidos los atributos de corte, tracción y otros atributos mecánicos que se puedan requerir de la PCB cuando se ponga en servicio
Rendimiento térmico - una consideración importante en entornos de servicio elevados
La estabilidad dimensional - o cuánto se mueve el material y con qué regularidad se mueve durante la fabricación, los ciclos térmicos o la exposición a la humedad.

Estos son algunos de los materiales más populares utilizados en la fabricación de placas de circuito impreso:

El sustrato: laminado epoxi FR4 y preimpregnado - fibra de vidrio
FR4 es el material de sustrato de PCB más popular del mundo. La denotación 'FR4' describe una clase de materiales que cumplen con ciertos requisitos definidos por las normas NEMA LI 1-1998. Los materiales FR4 tienen buenas características térmicas, eléctricas y mecánicas, así como una relación resistencia-peso favorable que los hace ideales para la mayoría de las aplicaciones electrónicas. Los laminados y preimpregnados FR4 están hechos de tela de vidrio, resina epoxi y, por lo general, son el material de PCB de menor costo disponible. También se puede fabricar con materiales flexibles que a veces también se pueden estirar. 

Es especialmente popular para PCB con recuentos de capas más bajos: construcciones de una o dos caras en varias capas, generalmente de menos de 14 capas. Además, la resina epoxi base se puede mezclar con aditivos que pueden mejorar significativamente su rendimiento térmico, rendimiento eléctrico y supervivencia / clasificación de llama UL, lo que mejora en gran medida su capacidad para usarse en un recuento de capas más alto crea aplicaciones de mayor estrés térmico y mayor rendimiento eléctrico. a un costo menor para diseños de circuitos de alta velocidad. Los laminados y preimpregnados FR4 son muy versátiles, adaptables con técnicas de fabricación ampliamente aceptadas con rendimientos predecibles.

Laminados de poliimida y preimpregnados
Los laminados de poliimida ofrecen un rendimiento de temperatura más alto que los materiales FR4, así como una ligera mejora en las propiedades de rendimiento eléctrico. Los materiales de poliimidas cuestan más que el FR4, pero ofrecen una capacidad de supervivencia mejorada en entornos hostiles y con temperaturas más altas. También son más estables durante los ciclos térmicos, con menos características de expansión, lo que los hace adecuados para construcciones de mayor número de capas.

Laminados y capas de unión de teflón (PTFE)
Los laminados de teflón y los materiales de unión ofrecen excelentes propiedades eléctricas, lo que los hace ideales para aplicaciones de circuitos de alta velocidad. Los materiales de teflón son más caros que la poliimida, pero brindan a los diseñadores las capacidades de alta velocidad que necesitan. Los materiales de teflón se pueden recubrir sobre tela de vidrio, pero también se pueden fabricar como una película sin soporte o con rellenos y aditivos especiales para mejorar las propiedades mecánicas. La fabricación de PCB de teflón a menudo requiere una mano de obra con habilidades únicas, equipos y procesamiento especializados, y una anticipación de rendimientos de fabricación más bajos.

Laminados flexibles
Los laminados flexibles son delgados y brindan la capacidad de plegar el diseño electrónico sin perder la continuidad eléctrica. No tienen tela de vidrio como soporte, sino que están construidos sobre una película de plástico. Son igualmente efectivos doblados en un dispositivo para una aplicación flexible para instalar una sola vez, ya que están en flexión dinámica, donde los circuitos se doblarán continuamente durante la vida útil del dispositivo. Los laminados flexibles se pueden fabricar con materiales de mayor temperatura como poliimida y LCP (polímero de cristal líquido), o materiales de muy bajo costo como poliéster y PEN. Debido a que los laminados flexibles son tan delgados, la fabricación de circuitos flexibles también puede requerir una mano de obra especialmente capacitada, equipos y procesamiento especializados, y una anticipación de rendimientos de fabricación más bajos.

Otros

Hay muchos otros laminados y materiales de unión en el mercado, incluidos BT, éster de cianato, cerámica y sistemas combinados que combinan resinas para obtener características de rendimiento eléctrico y / o mecánico distintas. Debido a que los volúmenes son mucho más bajos que los de FR4 y la fabricación puede ser mucho más difícil, generalmente se consideran alternativas costosas para los diseños de PCB.

El proceso de ensamblaje de la placa de circuito impreso es complejo y comprende la interacción con muchos componentes pequeños y un conocimiento detallado de las funciones y la ubicación de cada pieza. Una placa de circuito no funcionará sin sus componentes eléctricos. Además, se utilizan diferentes componentes en función del dispositivo o producto al que está destinado. Como tal, es importante tener una comprensión profunda de los diferentes componentes que forman parte del ensamblaje de la placa de circuito impreso.

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Componentes de la placa de circuito impreso y como funcionan
Los siguientes 13 componentes comunes se utilizan en la mayoría de las placas de circuito impreso:

● Resistencias
● Transistores
● condensadores
● inductores
● Diodos
● Transformers
● Circuitos integrados
● Osciladores de cristal
● Potenciómetro
● SCR (rectificador controlado por silicio)
● Sensores
● Interruptores / Relés
● Baterías

1. Resistencias - Control de energía 
Las resistencias son uno de los componentes más utilizados en los PCB y probablemente sean los más sencillos de entender. Su función es resistir el flujo de corriente disipando la energía eléctrica en forma de calor. Sin resistencias, es posible que otros componentes no puedan manejar el voltaje y esto puede resultar en una sobrecarga. Vienen en una multitud de tipos diferentes hechos de una variedad de materiales diferentes. La resistencia clásica más familiar para el aficionado son las resistencias de estilo 'axial' con cables en ambos extremos largos y el cuerpo inscrito con anillos de colores.

2. Transistores: amplificación de energía
Los transistores son cruciales para el proceso de ensamblaje de la placa de circuito impreso debido a su naturaleza multifuncional. Son dispositivos semiconductores que pueden conducir y aislar y pueden actuar como interruptores y amplificadores. Son de tamaño más pequeño, tienen una vida relativamente larga y pueden operar con suministros de voltaje más bajo de manera segura sin una corriente de filamento. Los transistores vienen en dos tipos: transistores de unión bipolar (BJT) y transistores de efecto de campo (FET).

3. Condensadores: almacenamiento de energía
Los condensadores son componentes electrónicos pasivos de dos terminales. Actúan como baterías recargables, para retener temporalmente la carga eléctrica y liberarla cada vez que se necesita más energía en otra parte del circuito. 

Puede hacer esto recolectando cargas opuestas en dos capas conductoras separadas por un material aislante o dieléctrico. 

Los condensadores a menudo se clasifican según el conductor o el material dieléctrico, lo que da lugar a muchos tipos con características variables, desde condensadores electrolíticos de alta capacitancia, condensadores de polímero diversos hasta condensadores de disco cerámico más estables. Algunos tienen una apariencia similar a las resistencias axiales, pero el condensador clásico es de estilo radial con los dos cables que sobresalen del mismo extremo.

4. Inductores: aumento de energía
Los inductores son componentes electrónicos pasivos de dos terminales que almacenan energía (en lugar de almacenar energía electrostática) en un campo magnético cuando pasa una corriente eléctrica a través de ellos. Los inductores se utilizan para bloquear corrientes alternas mientras permiten el paso de corrientes directas. 

Los inductores se usan a menudo para filtrar o bloquear ciertas señales, por ejemplo, bloqueando la interferencia en equipos de radio o se usan junto con capacitores para hacer circuitos sintonizados, para manipular señales de CA en fuentes de alimentación de modo conmutado, es decir. Receptor de TV.

5. Diodos: redireccionamiento de energía 
Los diodos son componentes semiconductores que actúan como interruptores unidireccionales para corrientes. Permiten que las corrientes pasen fácilmente en una dirección que permite que la corriente fluya en una sola dirección, desde el ánodo (+) al cátodo (-) pero restringen el flujo de corrientes en la dirección opuesta, lo que podría causar daños.

El diodo más popular entre los aficionados es el diodo emisor de luz o LED. Como sugiere la primera parte del nombre, se utilizan para emitir luz, pero cualquiera que haya intentado soldar uno sabe que es un diodo, por lo que es importante tener la orientación correcta, de lo contrario, el LED no se encenderá. .

6. Transformadores: transferencia de energía
La función de los transformadores es transferir energía eléctrica de un circuito a otro, con aumento o disminución de voltaje. Los transformadores generales transfieren energía de una fuente a otra a través de un proceso llamado "inducción". Al igual que con las resistencias, técnicamente regulan la corriente. La mayor diferencia es que proporcionan más aislamiento eléctrico que la resistencia controlada al “transformar” el voltaje. Es posible que haya visto grandes transformadores industriales en postes de telégrafo; estos reducen el voltaje de las líneas de transmisión aéreas, por lo general varios cientos de miles de voltios, a los pocos cientos de voltios que normalmente se requieren para el uso doméstico.

Los transformadores de PCB constan de dos o más circuitos inductivos separados (llamados devanados) y un núcleo de hierro dulce. El devanado primario es para el circuito fuente, o de donde vendrá la energía, y el devanado secundario es para el circuito receptor, donde se dirige la energía. Los transformadores descomponen grandes cantidades de voltaje en corrientes más pequeñas y manejables para no sobrecargar o sobrecargar el equipo.

7. Circuitos integrados: centrales eléctricas
Los circuitos integrados o circuitos integrados son circuitos y componentes que se han encogido en obleas de material semiconductor. La gran cantidad de componentes que pueden caber en un solo chip es lo que dio origen a las primeras calculadoras y ahora a las potentes computadoras, desde teléfonos inteligentes hasta supercomputadoras. Suelen ser los cerebros de un circuito más amplio. El circuito generalmente está encerrado en una carcasa de plástico negro que puede tener todas las formas y tamaños y tener contactos visibles, ya sean cables que se extienden desde el cuerpo o almohadillas de contacto directamente debajo de chips BGA, por ejemplo.

8. Osciladores de cristal: temporizadores precisos
Los osciladores de cristal proporcionan el reloj en muchos circuitos que requieren elementos de sincronización precisos y estables. Producen una señal electrónica periódica al hacer que oscile físicamente un material piezoeléctrico, el cristal, de ahí el nombre. Cada oscilador de cristal está diseñado para vibrar a una frecuencia específica y es más estable, económico y tiene un factor de forma pequeño en comparación con otros métodos de sincronización. Por esta razón, se utilizan comúnmente como temporizadores precisos para microcontroladores o, más comúnmente, en relojes de pulsera de cuarzo.

9. Potenciómetros - Resistencia variada
Los potenciómetros son una forma de resistencia variable. Por lo general, están disponibles en tipos rotativos y lineales. Al girar la perilla de un potenciómetro giratorio, la resistencia varía a medida que el contacto del deslizador se mueve sobre una resistencia semicircular. Un ejemplo clásico de potenciómetros giratorios es el controlador de volumen en radios donde el potenciómetro giratorio controla la cantidad de corriente al amplificador. El potenciómetro lineal es el mismo, excepto que la resistencia se varía moviendo el contacto del deslizador en la resistencia linealmente. Son excelentes cuando se requiere un ajuste fino en el campo.  

10. SCR (rectificador controlado por silicio) - Control de alta corriente
También conocidos como tiristores, los rectificadores controlados por silicio (SCR) son similares a los transistores y diodos; de hecho, son esencialmente dos transistores que trabajan juntos. También tienen tres cables, pero constan de cuatro capas de silicio en lugar de tres y solo funcionan como interruptores, no como amplificadores. Otra diferencia importante es que solo se requiere un solo pulso para activar el interruptor, mientras que la corriente debe aplicarse continuamente en el caso de un solo transistor. Son más adecuados para cambiar grandes cantidades de energía.

11. Sensores
Los sensores son dispositivos cuya función es detectar cambios en las condiciones ambientales y generar una señal eléctrica correspondiente a ese cambio, que se envía a otros componentes electrónicos del circuito. Los sensores convierten la energía de un fenómeno físico en energía eléctrica, por lo que son, en efecto, transductores (convierten la energía de una forma en otra). Pueden ser cualquier cosa, desde un tipo de resistencia en un detector de temperatura de resistencia (RTD), hasta LED que detectan señales en tarifa, como en un control remoto de televisión. Existe una amplia variedad de sensores para diversos estímulos ambientales, por ejemplo, sensores de humedad, luz, calidad del aire, tacto, sonido, humedad y movimiento.

12. Interruptores y relés: botones de encendido
Un componente básico y fácil de pasar por alto, el interruptor es simplemente un botón de encendido para controlar el flujo de corriente en el circuito, cambiando entre un circuito abierto o cerrado. Varían bastante en apariencia física, desde el control deslizante, giratorio, pulsador, palanca, palanca, interruptores de llave y la lista continúa. De manera similar, un relé es un interruptor electromagnético operado a través de un solenoide, que se convierte en una especie de imán temporal cuando la corriente fluye a través de él. Funcionan como interruptores y también pueden amplificar pequeñas corrientes a corrientes más grandes.

13. Baterías: suministro de energía
En teoría, todo el mundo sabe qué es una batería. Quizás el componente más comprado en esta lista, las baterías son utilizadas por más que ingenieros electrónicos y aficionados. La gente usa este pequeño dispositivo para alimentar sus objetos cotidianos; controles remotos, linternas, juguetes, cargadores y más.

En una PCB, una batería básicamente almacena energía química y la convierte en energía electrónica utilizable para alimentar los diferentes circuitos presentes en la placa. Usan un circuito externo para permitir que los electrones fluyan de un electrodo a otro. Esto forma una corriente eléctrica funcional (pero limitada).

La corriente está limitada por el proceso de conversión de energía química en energía eléctrica. Para algunas baterías, este proceso podría finalizar en cuestión de días. Otros pueden tardar meses o años antes de que la energía química se agote por completo. Esta es la razón por la que algunas baterías (como las de los controles remotos o controladores) deben cambiarse cada pocos meses, mientras que otras (como las de los relojes de pulsera) tardan años en agotarse.

Función de placa de circuito impreso: ¿por qué necesitamos PCB?

Los PCB se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos y de computación, incluidas las placas base, las tarjetas de red y las tarjetas gráficas para los circuitos internos que se encuentran en las unidades de disco duro / CD-ROM. En términos de aplicaciones informáticas donde se necesitan trazas conductoras finas, como computadoras portátiles y de escritorio, sirven como base para muchos componentes internos de la computadora, como tarjetas de video, tarjetas controladoras, tarjetas de interfaz de red y tarjetas de expansión. Todos estos componentes se conectan a la placa base, que también es una placa de circuito impreso.

Los PCB también se fabrican mediante un proceso fotolitográfico en una versión a mayor escala de la forma en que se fabrican las rutas conductoras en los procesadores. 

Si bien los PCB a menudo se asocian con las computadoras, se utilizan en muchos otros dispositivos electrónicos además de las PC. Por ejemplo, la mayoría de televisores, radios, cámaras digitales, teléfonos móviles y tabletas incluyen una o más placas de circuito impreso. Sin embargo, los PCB que se encuentran en los dispositivos móviles se parecen a los que se encuentran en las computadoras de escritorio y los dispositivos electrónicos grandes, pero generalmente son más delgados y contienen circuitos más finos.

Aún así, la placa de circuito impreso se usa ampliamente en casi todos los equipos / dispositivos precisos, desde pequeños dispositivos de consumo hasta enormes piezas de maquinaria, FMUSER proporciona una lista de los 10 principales usos comunes de PCB (placa de circuito impreso) en la vida diaria.

Aplicación	Ejemplo
Dispositivos médicos	● Sistemas de imágenes médicas ● Monitores ● Bombas de infusión ● Dispositivos internos
● Sistemas de imágenes médicas: TC, CLos escáneres AT y ultrasónicos a menudo usan PCB, al igual que las computadoras que compilan y analizan estas imágenes. ● Bombas de infusión: Las bombas de infusión, como la insulina y las bombas de analgesia controladas por el paciente, administran cantidades precisas de líquido a un paciente. Los PCB ayudan a garantizar que estos productos funcionen de manera confiable y precisa. ● Monitores: Los monitores de frecuencia cardíaca, presión arterial, glucosa en sangre y más dependen de los componentes electrónicos para obtener lecturas precisas. ● Dispositivos internos: Los marcapasos y otros dispositivos que se utilizan internamente requieren pequeños PCB para funcionar. Conclusión:  El sector médico presenta continuamente más usos para la electrónica. A medida que la tecnología mejore y se hagan posibles placas más pequeñas, densas y fiables, los PCB desempeñarán un papel cada vez más importante en la atención sanitaria.

Aplicación	Ejemplo
Aplicaciones militares y de defensa	● Equipo de comunicaciones: ● Sistemas de control: ● Instrumentación:
● Equipo de comunicaciones: Los sistemas de comunicación por radio y otras comunicaciones críticas requieren PCB para funcionar. ● Sistemas de control: Los PCB están en el centro de los sistemas de control para varios tipos de equipos, incluidos los sistemas de interferencia de radar, los sistemas de detección de misiles y más. ● Instrumentación: Los PCB permiten indicadores que los miembros de las fuerzas armadas utilizan para monitorear amenazas, realizar operaciones militares y operar equipos. Conclusión:  El ejército suele estar a la vanguardia de la tecnología, por lo que algunos de los usos más avanzados de los PCB son para aplicaciones militares y de defensa. Los usos de los PCB en el ejército varían ampliamente.

Aplicación	Ejemplo
Equipo de seguridad y protección	● Cámaras de seguridad: ● Detectores de humo: ● Cerraduras de puertas electrónicas ● Sensores de movimiento y alarmas antirrobo
● Cámaras de seguridad: Las cámaras de seguridad, ya sea que se utilicen en interiores o exteriores, se basan en PCB, al igual que los equipos que se utilizan para monitorear las imágenes de seguridad. ● Detectores de humo: Los detectores de humo, así como otros dispositivos similares, como los detectores de monóxido de carbono, necesitan PCB fiables para funcionar. ● Cerraduras de puertas electrónicas: Las cerraduras electrónicas modernas también incorporan PCB. ● Sensores de movimiento y alarmas antirrobo: Los sensores de seguridad que detectan movimiento también dependen de los PCB. Conclusión:  Los PCB juegan un papel esencial en muchos tipos diferentes de equipos de seguridad, especialmente a medida que más de estos tipos de productos están adquiriendo la capacidad de conectarse a Internet.

Aplicación	Ejemplo
LEDs	● Iluminación residencial ● Pantallas automotrices ● Pantallas de computadora ● Iluminación médica ● Iluminación de escaparates
● Iluminación residencial: La iluminación LED, incluidas las bombillas inteligentes, ayuda a los propietarios a iluminar su propiedad de manera más eficiente. ● Iluminación de escaparates: Las empresas pueden utilizar LED para señalización y para iluminar sus tiendas. ● Pantallas automotrices: Los indicadores del tablero, los faros, las luces de freno y más pueden usar PCB LED. ● Pantallas de computadora: Los PCB LED alimentan muchos indicadores y pantallas en computadoras portátiles y de escritorio. ● Iluminación médica: Los LED proporcionan una luz brillante y emiten poco calor, lo que los hace ideales para aplicaciones médicas, especialmente las relacionadas con la cirugía y la medicina de emergencia. Conclusión:  Los LED se están volviendo cada vez más comunes en una variedad de aplicaciones, lo que significa que los PCB probablemente seguirán desempeñando un papel más destacado en la iluminación.

Aplicación	Ejemplo
Componentes aeroespaciales	● Fuentes de alimentación ● Equipo de monitoreo: ● Equipo de comunicación
● Fuentes de alimentación: Los PCB son un componente clave en el equipo que alimenta una variedad de aviones, torres de control, satélites y otros sistemas. ● Equipo de vigilancia: Los pilotos utilizan varios tipos de equipos de monitoreo, incluidos acelerómetros y sensores de presión, para monitorear el funcionamiento de la aeronave. Estos monitores suelen utilizar PCB. ● Equipos de comunicacion: La comunicación con el control de tierra es una parte vital para garantizar un viaje aéreo seguro. Estos sistemas críticos se basan en PCB. Conclusión:  La electrónica utilizada en aplicaciones aeroespaciales tiene requisitos similares a los utilizados en el sector automotriz, pero los PCB aeroespaciales pueden estar expuestos a condiciones aún más duras. Los PCB se pueden utilizar en una variedad de equipos aeroespaciales, incluidos aviones, transbordadores espaciales, satélites y sistemas de comunicaciones por radio.

Aplicación	Ejemplo
Equipamiento Industrial	● Equipo de fabricación ● Equipo de energía ● Equipo de medición ● Dispositivos internos
● Equipo de fabricación: La electrónica basada en PCB alimenta las prensas y taladros eléctricos utilizados en la fabricación. ● Equipo de poder: Los componentes que alimentan muchos tipos de equipos industriales utilizan PCB. Este equipo de energía incluye inversores de energía de CC a CA, equipos de cogeneración de energía solar y más. ● Equipo de medición: Los PCB a menudo alimentan equipos que miden y controlan la presión, la temperatura y otros factores. Conclusión:  A medida que la robótica, la tecnología de IoT industrial y otros tipos de tecnología avanzada se vuelven más comunes, surgen nuevos usos para los PCB en el sector industrial.

Aplicaciones	Ejemplo
Aplicaciones marítimas	● Sistemas de navegación ● Los sistemas de comunicaciones ● Sistemas de control
● Sistemas de navegación: Muchos buques marítimos dependen de los PCB para sus sistemas de navegación. Puede encontrar PCB en sistemas de radar y GPS, así como en otros equipos. ● Sistemas de comunicaciones: Los sistemas de radio que utilizan las tripulaciones para comunicarse con los puertos y otros barcos requieren PCB. ● Sistemas de control: Muchos de los sistemas de control en embarcaciones marítimas, incluidos los sistemas de gestión de motores, los sistemas de distribución de energía y los sistemas de piloto automático, utilizan PCB. Conclusión:  Estos sistemas de piloto automático pueden ayudar a estabilizar la embarcación, maniobrar, minimizar el error de rumbo y gestionar la actividad del timón.

Aplicación	Ejemplo
Electrónica de consumo	● Dispositivos de comunicaciones ● Ordenadores ● Sistemas de entretenimiento ● Electrodomésticos
● Dispositivos de comunicaciones: Los teléfonos inteligentes, tabletas, relojes inteligentes, radios y otros productos de comunicaciones requieren PCB para funcionar. ● Computadoras: Las computadoras para uso personal y comercial cuentan con PCB. ● Sistemas de entretenimiento: Los productos relacionados con el entretenimiento, como televisores, equipos de sonido y consolas de videojuegos, se basan en PCB. ● Electrodomésticos: Muchos electrodomésticos también tienen componentes electrónicos y PCB, incluidos refrigeradores, microondas y cafeteras. Conclusión:  Ciertamente, el uso de PCB en productos de consumo no se está desacelerando. La proporción de estadounidenses que poseen un teléfono inteligente es ahora del 77 por ciento y sigue creciendo. Muchos dispositivos que antes no eran electrónicos ahora también están adquiriendo funcionalidad electrónica avanzada y se están convirtiendo en parte del Internet de las cosas (IoT).

Aplicación	Ejemplo
Componentes automotrices	● Sistemas de navegación y entretenimiento ● Sistemas de control ● Sensores
● Sistemas de entretenimiento y navegación: Los equipos de sonido y los sistemas que integran la navegación y el entretenimiento se basan en PCB. ● Sistemas de control: Muchos sistemas que controlan las funciones básicas del automóvil se basan en componentes electrónicos alimentados por PCB. Estos incluyen sistemas de gestión del motor y reguladores de combustible. ● Sensores: A medida que los automóviles se vuelven más avanzados, los fabricantes incorporan cada vez más sensores. Estos sensores pueden monitorear los puntos ciegos y advertir a los conductores de objetos cercanos. Los PCB también son necesarios para los sistemas que permiten a los automóviles estacionarse automáticamente en paralelo. Conclusión:  Estos sensores son parte de lo que permite que los automóviles sean autónomos. Se espera que los vehículos totalmente autónomos se vuelvan comunes en el futuro, por lo que se utilizan una gran cantidad de placas de circuito impreso.

Aplicación	Ejemplo
Equipos de Telecomunicaciones	● Torres de telecomunicaciones ● Equipo de comunicaciones de oficina ● Pantallas e indicadores LED
● Torres de telecomunicaciones: Las torres de telefonía móvil reciben y transmiten señales de teléfonos móviles y requieren PCB que puedan soportar entornos exteriores. ● Equipo de comunicaciones de oficina: Gran parte del equipo de comunicación que puede encontrar en una oficina requiere PCB, incluidos sistemas de conmutación de teléfonos, módems, enrutadores y dispositivos de Protocolo de voz sobre Internet (VoIP). ● Pantallas e indicadores LED: Los equipos de telecomunicaciones a menudo incluyen pantallas e indicadores LED, que utilizan PCB. Conclusión:  La industria de las telecomunicaciones está en constante evolución, al igual que los PCB que utiliza el sector. A medida que generamos y transferimos más datos, los PCB potentes serán aún más importantes para las comunicaciones.

FMUSER sabe que cualquier industria que utilice equipos electrónicos requiere PCB. Cualquiera que sea la aplicación para la que esté utilizando sus PCB, es importante que sean confiables, asequibles y estén diseñadas para satisfacer sus necesidades. 

Como experto en la fabricación de PCB de transmisores de radio FM y proveedor de soluciones de transmisión de audio y video, FMUSER también sabe que está buscando PCB de calidad y económicos para su transmisor de transmisión de FM, eso es lo que ofrecemos, contáctenos inmediatamente para consultas gratuitas sobre la placa PCB!

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Principio de montaje de PCB: orificio pasante frente a montaje en superficie

En los últimos años, especialmente en el campo de los semiconductores, se necesita una mayor demanda de mayor funcionalidad, menor tamaño y mayor utilidad. Y hay dos métodos para colocar componentes en una placa de circuito impreso (PCB), que es el montaje en orificio pasante (THM) y la tecnología de montaje en superficie (SMT). Varían en diferentes características, ventajas y desventajas, tomemos ¡una mirada!

Componentes de orificios pasantes

Hay dos tipos de componentes de montaje de orificio pasante: 

Componentes de cables axiales - pasar a través de un componente en línea recta (a lo largo del “eje”), con el extremo del cable conductor saliendo del componente por cualquier extremo. Luego, ambos extremos se colocan a través de dos orificios separados en la placa, lo que proporciona al componente un ajuste más estrecho y plano. Estos componentes son los preferidos cuando se busca un ajuste ceñido y compacto. La configuración de los cables axiales puede presentarse en forma de resistencias de carbono, condensadores electrolíticos, fusibles y diodos emisores de luz (LED).

Componentes de plomo radial - sobresalen de la placa, con sus cables ubicados en un lado del componente. Los cables radiales ocupan menos área de superficie, lo que los hace preferibles para tableros de alta densidad. Los componentes radiales están disponibles como condensadores de disco cerámico.

* Cable axial (arriba) frente a cable radial (abajo)

Los componentes conductores axiales pasan a través de un componente en línea recta ("axialmente"), con cada extremo del cable conductor saliendo del componente en cualquier extremo. Luego, ambos extremos se colocan a través de dos orificios separados en la placa, lo que permite que el componente se ajuste mejor y más plano. 

Generalmente, la configuración del cable axial puede venir en forma de resistencias de carbono, condensadores electrolíticos, fusibles y diodos emisores de luz (LED).

Los componentes de los cables radiales, por otro lado, sobresalen de la placa, ya que sus cables están ubicados en un lado del componente. Ambos tipos de componentes de orificios pasantes son componentes conductores "gemelos".

Los componentes de cables radiales están disponibles como condensadores de disco cerámico, mientras que la configuración de cables axiales puede venir en forma de resistencias de carbono, condensadores electrolíticos, fusibles y diodos emisores de luz (LED).

Y los componentes de cables axiales se utilizan por su ajuste al tablero, los cables radiales ocupan menos área de superficie, lo que los hace mejores para tableros de alta densidad.

Montaje en orificio pasante (THM)
El montaje a través del orificio es el proceso mediante el cual los cables de los componentes se colocan en orificios perforados en una PCB desnuda, es una especie de predecesora de la tecnología de montaje en superficie. El método de montaje por orificio pasante, en una instalación de montaje moderna, todavía se considera una operación secundaria y se utiliza desde la introducción de las computadoras de segunda generación. 

El proceso fue una práctica estándar hasta el surgimiento de la tecnología de montaje en superficie (SMT) en la década de 1980, momento en el que se esperaba que se eliminara por completo el orificio pasante. Sin embargo, a pesar de una severa caída en popularidad a lo largo de los años, la tecnología de orificios pasantes ha demostrado ser resistente en la era de SMT, ofreciendo una serie de ventajas y aplicaciones de nicho: a saber, confiabilidad, y es por eso que el montaje de orificios pasantes reemplaza el antiguo punto. construcción a punto.

* Conexión punto a punto

Los componentes de orificios pasantes se utilizan mejor para productos de alta confiabilidad que requieren conexiones más fuertes entre capas. Mientras que los componentes SMT están asegurados solo con soldadura en la superficie de la placa, los cables de los componentes con orificios pasantes atraviesan la placa, lo que permite que los componentes resistan más estrés ambiental. Esta es la razón por la que la tecnología de orificios pasantes se usa comúnmente en productos militares y aeroespaciales que pueden experimentar aceleraciones extremas, colisiones o altas temperaturas. La tecnología de orificios pasantes también es útil en aplicaciones de prueba y creación de prototipos que a veces requieren ajustes y reemplazos manuales.

En general, la desaparición completa de los orificios pasantes del ensamblaje de PCB es un concepto erróneo generalizado. Salvo los usos anteriores para la tecnología de orificios pasantes, siempre se deben tener en cuenta los factores de disponibilidad y costo. No todos los componentes están disponibles como paquetes SMD y algunos componentes de orificios pasantes son menos costosos.

Lea también: Agujero pasante vs Montaje en superficie | ¿Cuál es la diferencia?

Tecnología de montaje en superficie (SMT)
SMT el proceso mediante el cual los componentes se montan directamente sobre la superficie de la PCB. 

La tecnología de montaje en superficie se conocía originalmente como "montaje plano", alrededor de 1960 y se utilizó ampliamente a mediados de los años 80.

Hoy en día, prácticamente todo el hardware electrónico se fabrica con SMT. Se ha vuelto esencial para el diseño y la fabricación de PCB, ya que ha mejorado la calidad y el rendimiento de los PCB en general y ha reducido considerablemente los costos de procesamiento y manipulación.  

Los componentes utilizados para la tecnología de montaje en superficie son los denominados paquetes de montaje en superficie (SMD). Estos componentes tienen cables debajo o alrededor del paquete. 

Hay muchos tipos diferentes de paquetes SMD con diferentes formas y hechos de diferentes materiales. Estos tipos de paquetes se dividen en diferentes categorías. La categoría “Componentes pasivos rectangulares” incluye principalmente los condensadores y resistencias SMD estándar. Las categorías “Transistor de contorno pequeño” (SOT) y “Diodo de contorno pequeño” (SOD), se utilizan para transistores y diodos. También hay paquetes que se utilizan principalmente para circuitos integrados (IC) como amplificadores operacionales, transceptores y microcontroladores. Algunos ejemplos de paquetes que se utilizan para los circuitos integrados son: “Circuito integrado de contorno pequeño” (SOIC), “Paquete plano cuádruple” (QFN) y “Arreglo de cuadrícula de bolas” (BGA).

Los paquetes mencionados anteriormente son solo algunos ejemplos de los paquetes SMD que están disponibles. Hay muchos más tipos de paquetes con diferentes variantes disponibles en el mercado.

Las diferencias clave entre el montaje SMT y el orificio pasante son 
(a) SMT no requiere que se taladren agujeros a través de una PCB
(b) Los componentes SMT son mucho más pequeños
(c) Los componentes SMT se pueden montar en ambos lados de la placa. 

La capacidad de colocar una gran cantidad de componentes pequeños en una PCB ha permitido PCB mucho más densos, de mayor rendimiento y más pequeños.

En una palabra: la mayor diferencia en comparación con el montaje con orificios pasantes es que no es necesario perforar orificios en la PCB para crear una conexión entre las pistas de la PCB y los componentes. 

Los cables del componente entrarán en contacto directo con los denominados PAD de una placa de circuito impreso. 

Los cables de los componentes con orificios pasantes, que atraviesan la placa y conectan las capas de una placa, se han reemplazado por "vías", pequeños componentes que permiten una conexión conductora entre las diferentes capas de una PCB y que, básicamente, actúan como cables con orificios pasantes. . Algunos componentes de montaje en superficie como los BGA son componentes de mayor rendimiento con cables más cortos y más pines de interconexión que permiten velocidades más altas. 

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