Las pistas de la placa de circuito impreso (PCB) se graban directamente sobre el sustrato de las placas. También se conocen como vías. Estas pistas son similares a los cables. Su propósito principal es transferir señales o energía a los componentes de la PCB. Por ejemplo, relés, resistencias, terminales, carcasas de condensadores y conductores. ¿Cómo gestionan esta situación los ingenieros de PCB? Fabrican pistas de PCB con lámina de cobre de ancho reducido.
Lo interesante es que estas trazas han transformado los campos electrónicos. Por ejemplo, eliminan por completo los métodos de cableado tradicionales. Los fabricantes las utilizan hoy en día por su fiabilidad y como vías estandarizadas.
¿Qué son las trazas de la placa de circuito?
En pocas palabras, las pistas de una placa de circuito impreso son las delgadas líneas metálicas que se ven generalmente en ella. Imagínenselas como pequeños caminos por los que circula la electricidad. Así, al encender un dispositivo, la electricidad fluye por estas pistas. El propósito es conectar todas las piezas.
Verás, estas pistas son cruciales porque, sin ellas, ¡tus dispositivos electrónicos no funcionarían! La clave está en que reemplazan los cables engorrosos, haciendo que los dispositivos sean más pequeños y fiables. ¿Por qué es importante? Porque casi todos los dispositivos que usas las tienen.
Materiales de las pistas de la placa de circuito
Consulte estos materiales comunes de trazas de PCB:
● Cobre (Cu)
● Aluminio (Al)
● Plata (Ag)
● Oro (Au)
● Níquel (Ni)
El cobre (Cu)
Los fabricantes de PCB incorporan el cobre (Cu) como material de fabricación habitual. Por lo tanto, en las PCB, se utiliza para construir canales delgados que transmiten señales. ¿Sabía que ofrece excelentes características? Esto lo convierte en una opción indispensable, como por ejemplo, conductividad eléctrica, precios económicos y compatibilidad.
Las características únicas del cobre y su rendimiento benefician a los ingenieros, permitiéndoles fabricar aparatos eléctricos productivos. Es el material más utilizado debido a su durabilidad, fiabilidad y resistencia a los daños causados por la manipulación.
Propiedades:
● Alta conductividad eléctrica
● Conductividad térmica
● Ductilidad
● Económico
● Resiste la oxidación
● Relación resistencia-peso
● Confiabilidad
Aplicaciones:
Líneas de transmisión Microstrip
Las pistas de cobre se utilizan para mejorar las señales de alta frecuencia en líneas de transmisión de microbanda. Puede personalizar las pistas de cobre con anchos y grosores personalizados.
Amplificadores de potencia
Los fabricantes emplean trazas de cobre en los amplificadores de potencia para poder distribuir la potencia y regular el nivel de salida.
Circuitos de alta frecuencia
Las trazas de cobre mejoran el rendimiento de los circuitos de alta frecuencia, como los sistemas de radar o de comunicación. Ofrecen buena conductividad eléctrica y baja resistencia de control.
Identificación por radiofrecuencia (RFID)
El fabricante conecta pistas de cobre al sistema de identificación por radiofrecuencia. Esto transmite datos de forma inalámbrica. También se utiliza para fines de almacenamiento.
Dispositivos MEMS
Estas trazas se utilizan en dispositivos microelectromecánicos. Combinan los elementos mecánicos y electrónicos en un solo recorrido.
Paneles solares
Los paneles solares se utilizan en exteriores. Requieren materiales con propiedades muy exigentes que resistan la corrosión y las condiciones ambientales críticas. Por eso, el ingeniero inserta las pistas de cobre en las placas de circuito impreso (PCB) de los paneles solares.
Integridad de la señal
Las trazas de cobre se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos. Esto mejora la integridad de la señal y reduce la interferencia electromagnética (EMI) y la diafonía.
Aluminio (Al)
Como todos sabemos, el aluminio se ha utilizado en técnicas de fabricación durante décadas. Es fácil de conseguir en el mercado. Este metal posee excelentes propiedades de resistencia a la corrosión. Las pistas de PCB de aluminio se fabrican mediante un proceso de fabricación denominado núcleo metálico.
El uso de aleaciones de aluminio para la construcción de circuitos impresos es fundamental para productos ligeros. Sus características de conductividad térmica ayudan a disipar el calor generado durante las operaciones de transmisión.
Propiedades:
● Menor conductividad eléctrica
● Excelente conductividad térmica
● Ligero
● Protección contra la corrosión
● Duradero
● Confiable
Aplicaciones:
Electrónica criogénica
Las trazas de aluminio funcionan como cableado superconductor. Esto permite el suministro de señales. Por ello, mantienen un flujo de alta potencia a temperaturas criogénicas. Esto requiere temperaturas considerablemente bajas. Los productos de electrónica criogénica son la computación cuántica o herramientas de investigación avanzada e instrumentos científicos.
PCB transparentes para sistemas de rayos X
Las trazas de aluminio contienen números atómicos. Se utilizan por su menor atenuación de rayos X en sistemas de rayos X. Reducen considerablemente la absorción de radiación en comparación con el cobre. Estas trazas se vuelven transparentes cuando el usuario realiza una radiografía de un objeto. Esto permite obtener resultados de observación claros.
Aplicaciones del haz nuclear
Como ya hemos comentado, las aleaciones de aluminio ofrecen una buena conductividad térmica. Por lo tanto, el fabricante las utiliza para aplicaciones de haces nucleares, que contienen altos niveles de radiación. Las trazas de aluminio gestionan la disipación del calor. Los métodos de detección, la instrumentación nuclear y la electrónica de aceleradores de partículas utilizan estas trazas, lo que ayuda a reducir la generación de calor.
Sistemas de iluminación LED
La iluminación LED continúa generando calor durante su funcionamiento. Necesita elementos que disipen este calor excesivo. Las pistas de aluminio son la mejor opción para controlar el sobrecalentamiento.
Aeroespacial y Automoción
Los consumidores utilizan trazas de aluminio en diversos sistemas industriales. Estas trazas eliminan el sobrecalentamiento durante el funcionamiento. En las industrias aeroespacial y automotriz, se utilizan trazas de aluminio en vehículos, aeronaves, productos para el hogar y dispositivos de consumo. Estos dispositivos incorporan trazas de aluminio como disipador de calor.
Plata (Ag)
La plata es más económica que el oro. Ofrece alta conductividad térmica y resistencia a la corrosión, lo que permite una mejor soldadura. Los fabricantes utilizan este material para mejorar el acabado superficial del cobre. De esta manera, crea una capa protectora sobre las pistas de los ensambles de placas.
Propiedades:
● Disipa eficazmente el calor.
● Máxima conductividad eléctrica.
● Resiste la oxidación mejor que el cobre.
● Caro
Aplicaciones:
Placas de circuitos con alta frecuencia
Las pistas de plata tienen una buena capacidad de corriente, lo que facilita la transmisión de la señal. Estas pistas eliminan la interrupción de las señales a altas frecuencias. Se utilizan en circuitos y productos de RF con transmisión de señal precisa.
Aparatos médicos
Las trazas de plata se utilizan en marcapasos y dispositivos de diagnóstico. ¿Cuál es su propósito principal? Estas trazas se insertan en las placas de circuito impreso (PCB) para mejorar el rendimiento de los equipos. Esto les permite recopilar información precisa de máquinas sensibles.
Sistemas Militares
La plata metálica es una alternativa económica al cobre. Por lo tanto, se utiliza ampliamente en sistemas militares. Protege las aplicaciones marinas de condiciones extremas.
Electrónica de consumo
Las empresas de PCB como PCBasic se centran en fabricar productos electrónicos seguros y confiables.. Las pistas de plata proporcionan una capa adicional para soldar a la PCB. Esto aumenta la vida útil y la durabilidad de la aplicación.
Oro (Au)
El oro es un material caro en comparación con otros metales. Sin embargo, posee diversas propiedades. Se puede incorporar para crear trazas duraderas en circuitos impresos. Además de sus características principales (resistencia a la corrosión, flexibilidad y capacidad térmica), permite una unión sólida entre cables. Este material es biocompatible y se funde rápidamente. El fabricante puede reciclar este componente para una producción de rendimiento novedoso.
Propiedades:
● Excelente resistencia a la oxidación y corrosión.
● Biocompatible
● Acabado superficial
● Costoso
● Flexibilidad
● Fácil de derretir
● Buena soldadura
● Sin plomo
Aplicaciones:
Conectores de borde y contactos de interruptor
El oro se utiliza en las placas de circuito impreso (PCB) para recubrir los conectores de borde y los contactos de los interruptores. Esto ayuda a lograr una conexión estable a largo plazo.
Microelectrónica
La microelectrónica, como los circuitos integrados o los semiconductores, contribuye significativamente a las PCB. Por ello, se elige el oro para estabilizar sus propiedades conductoras.
Equipos Electrónicos
Las columnas chapadas en oro se utilizan en dispositivos electrónicos como computadoras, wearables y teléfonos inteligentes. Se conectan a la placa base mediante circuitos secundarios.
Naves espaciales y satélites
Las aplicaciones para naves espaciales y satélites utilizan trazas de oro en PCB para resistir climas de riesgo. Estas trazas controlan eficazmente sus sistemas de transmisión de comunicaciones y energía.
Níquel (Ni)
El níquel se utiliza comúnmente para crear capas de doble capa sobre placas de cobre en PCB. La primera capa protege las placas de la oxidación. De igual forma, la segunda capa prolonga su vida útil. Este metal también actúa como barrera entre las piezas de soldadura y el cobre.
Propiedades:
● Ofrece una fuerte resistencia a la oxidación.
● Mejorar la vida útil
● Soldabilidad
● Conductividad eléctrica moderada
● Dureza
Aplicaciones:
Enchapado ENIG
El recubrimiento de oro por inmersión en níquel químico se aplica sobre la placa de circuito impreso (PCB). Esto proporciona una capa adicional de protección contra la oxidación.
Agujeros pasantes chapados
El ingeniero utiliza níquel para recubrir agujeros pasantes. Esto mejora la resistencia mecánica de las PCB multicapa.
Conectores y puntos de contacto
Los conectores y puntos de contacto de las placas de circuito impreso (PCB) requieren una sólida integración para un uso prolongado. Por lo tanto, se utiliza níquel para soldar y conectar los componentes.
Espesor de trazas de PCB
El grosor de la pista de PCB se define como el ancho y la altura de la pista. Este grosor puede determinarse según el diseño del proyecto. Normalmente, el grosor de una pista de circuito impreso oscila entre 0.008 pulgadas y 0.240 pulgadas. Considere los siguientes factores al determinar el grosor de la pista de PCB:
● Espesor estándar
● Ancho de traza
● Terminación del seguimiento
● Calculadora de tamaño de traza
Espesor estándar
El espesor estándar de las pistas de PCB para aplicaciones sencillas e industriales es de entre 0.5 y 2 oz/ft². Sin embargo, los proyectos de alta potencia con alto voltaje requieren 2 oz/ft² o más.
Ancho de seguimiento
El fabricante de la PCB suele fijar y especificar el ancho de la pista. Se refiere a la delgada línea de cobre conductor que transporta las señales.
Terminación de seguimiento
Otro aspecto que el lector debe recordar es que la unión de las pistas y los pads también influye en el grosor de la pista. El ancho de la pista se determina principalmente en función del ancho de los pads en las huellas SOIC.
Calculadora del tamaño de traza
Los fabricantes de PCB también utilizan calculadoras de tamaño de traza para calcular el grosor de las trazas. Esto les ayuda a elegir las dimensiones adecuadas para evitar el sobrecalentamiento y el riesgo de descarga eléctrica.
Ancho de traza de PCB vs. corriente
¿Qué es el ancho de la pista de la PCB en relación con la corriente? En resumen, la relación entre el ancho de la pista de la PCB y la corriente indica la capacidad de transmisión. El grosor de la pista influye drásticamente en el voltaje de la corriente, de baja a alta. Por lo tanto, la selección del tamaño correcto es esencial para aumentar la fiabilidad de la PCB.
Cálculo del ancho de la pista de PCB para la corriente:
● Norma IPC-2221
● Factores a considerar
Norma IPC-2221
El método IPC-2221 es el más eficaz. Ayuda a los fabricantes a determinar el tamaño preciso del espesor de las trazas. Indica varios aspectos cruciales mediante fórmulas y gráficos de capacidad de corriente y aumento de temperatura. Consulte el gráfico a continuación. Esto le guiará para elegir el tamaño del espesor. Se basa en la capacidad de corriente de las capas externas e internas.
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Corriente (amperios)
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Ancho de traza externa (mil)
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Ancho de traza interna (mil)
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Ancho de traza externa (mil)
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Ancho de traza interna (mil)
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(aumento de 10°C)
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(aumento de 10°C)
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(aumento de 20°C)
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(aumento de 20°C)
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0.5
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6
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12
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4
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7
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1
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12
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24
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7
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14
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2
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20
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40
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12
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24
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3
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30
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60
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20
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40
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5
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50
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100
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30
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60
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10
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100
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200
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60
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120
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15
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150
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300
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100
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200
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Factores a considerar
● Flujo de corriente
● Aumento de temperatura permisible
● Capa de PCB
¿Cómo reparar las pistas de la placa de circuito?
Entonces, cuando se rompe una pista en una placa de circuito, puedes repararla tú mismo. El punto fundamental es crear una nueva ruta para el flujo de electricidad. Primero, limpia la zona dañada que se va a reparar en la PCB. La suciedad impedirá que la reparación se adhiera. Luego, usa pintura conductora, soldadura o un cable delgado para reconectar la pista rota.
Es fundamental asegurarse de que la nueva conexión sea segura y haga contacto completo. ¿Por qué es importante? Porque una reparación deficiente volverá a fallar pronto. ¿Entiendes? Si realizas una buena reparación de las pistas de la placa de circuito, ¡te ahorrarán tener que reemplazarla por completo!
Conclusión
Las pistas de circuito impreso son las rutas estándar de las placas de circuito impreso. Distribuyen la transmisión de señales entre todos los elementos. El fabricante puede elegir entre diversos materiales para construir las pistas deseadas. Estas pistas se utilizan ampliamente en numerosas aplicaciones para la integridad de la señal. El grosor y el ancho de las pistas influyen directamente en su rendimiento. Por lo tanto, considere este aspecto específico al diseñar sus pistas de PCB con características funcionales.
