Crear un nuevo proyecto de PCB siempre es emocionante, y con tanta ilusión también conlleva mucha responsabilidad y consideración para garantizar que nuestro proyecto se desarrolle sin contratiempos. Las PCB vienen en diferentes tamaños y formas: PCB de una sola cara, PCB multicapa, y cómo pasar del prototipado a la producción en masa.
Hay muchas cosas a tener en cuenta, incluidos precios, tamaño y disponibilidad de componentes, pero en este artículo, discutiremos principalmente las diferencias entre PCB y PCBA de una cara, de doble cara y multicapa, las diferencias entre ellas y las cosas que debemos considerar antes de producir nuestro primer prototipo.
Capas de diseño de PCB
Si está leyendo esto, lo más probable es que haya realizado (o esté a punto de realizar) un par de diseños de PCB; depende de su proyecto, es posible que requiera diferentes capas de diseño, comenzando con un diseño de PCB doble (2 capas) y puede llegar hasta 16 capas.
Las capas dependen de múltiples factores, uno de ellos es el tamaño de la placa PCB. Si queremos integrar muchos componentes en un área pequeña, podríamos necesitar una PCB multicapa para cablear todos los componentes correctamente, ya que cada cable (pista de PCB) discurre por una sola capa. Dos pistas no pueden superponerse en una misma capa, por lo que debemos usar capas diferentes para lograr un diseño esquemático completo del circuito.
Otro factor para diseñar PCB multicapa será la complejidad de los componentes que coloquemos en nuestro diseño, algunos componentes como CPU o circuitos integrados complejos requieren un diseño de PCB multicapa con 4 o más capas, este es el requisito durante el diseño de dichos componentes y por lo tanto no se puede ignorar.
Los diseños de dos o más capas dependen principalmente del proyecto de PCB y de los requisitos de tamaño, componentes y caso de uso. Cuanto más complejo sea el diseño, más capas tendrá. Los PCB multicapa son muy comunes hoy en día y muchas fábricas de PCB pueden procesar los requisitos específicos del cliente, ya sea para PCB monocapa o multicapa.
La fabricación de PCB multicapa (4-16 capas) a menudo es más costosa que la fabricación de 2 capas. Esto se debe a la mayor complejidad y la cantidad de cobre y otros materiales utilizados en PCB multicapa. Si el diseño se puede realizar con 2 capas, se recomendará para reducir el costo de fabricación.
Grabado de las PCB
Quizás te preguntes cómo grabar una PCB de doble cara, pero primero, ¿qué significa grabar? El grabado es el proceso de tallar la superficie de la PCB con un láser de alta potencia. Este proceso se realiza para crear las pistas de cable que se utilizan en el diseño de circuitos personalizados de la PCB.
El proceso de grabado es muy eficiente y se utiliza a menudo en la industria de PCB y se puede realizar en PCB de una sola cara o en PCB multicapa, este proceso elimina la necesidad de utilizar productos químicos tóxicos, tinta o ácidos que se utilizaban tradicionalmente durante el proceso de fabricación de PCB.
El grabado también se puede realizar en casa, pero a menudo requiere productos químicos y ácidos costosos y peligrosos que pueden dañar el medio ambiente; se puede realizar en placas de cobre utilizadas para la fabricación de PCB, así como en materiales flexibles para la producción de una PCB flexible multicapa.
Una PCB flexible multicapa a menudo se fabrica utilizando láminas de material de poliimida que tiene cobre en uno o más lados de la lámina; la característica del material de poliimida es un punto de fusión muy alto y una flexibilidad que lo hace perfecto para fabricar y crear muestras de PCB flexibles.
PCBA de una sola cara
Una vez que hemos decidido si nuestra PCB es de dos o múltiples capas y si será una placa casual o flexible, es hora de considerar en qué lado de la PCB se colocarán los componentes.
La definición de PCB de una sola cara se refiere a la colocación de componentes en una sola cara de la placa (generalmente la cara superior) en lugar de colocar componentes en ambas caras. Sin embargo, no debe confundirse la PCB de una sola cara con el número de capas, ya que son dos cosas diferentes. La PCB multicapa se refiere al cableado interno y las capas de la PCB, mientras que la colocación de PCB de una o dos caras se refiere al proceso SMT, donde los componentes se colocan en una o ambas caras de la placa.
La PCB solo tiene dos lados, superior e inferior, donde podemos colocar tantos componentes como lo permitan el diseño, la disposición y el espacio. Una opción popular es la PCB de una sola cara, pero lamentablemente, a medida que el diseño se vuelve más complejo, puede que no haya suficiente espacio para colocar todos los componentes en una sola capa. Esto se debe al espacio limitado disponible y al creciente número de componentes que puede tener un diseño complejo.
La PCB de una sola cara tiene muchas ventajas, una vez que la PCB se utiliza como una solución o un producto, es fácil diseñar un gabinete o una placa sobre una superficie plana, esto debido al hecho de que no hay componentes colocados en la capa inferior, lo que permite que la PCB de una sola cara se adapte muy bien y fácilmente a los gabinetes personalizados.
Al elegir los componentes de PCB de una sola cara, es muy conveniente elegir componentes DIP en lugar de SMD debido al hecho de que no tenemos que preocuparnos por ningún conflicto de componentes en la parte inferior de la placa, ya que solo usamos un diseño de PCB de una sola cara, la PCB de doble cara, por otro lado, nos limitará en la cantidad de componentes DIP que podemos colocar, al colocar un componente DIP tendremos que crear agujeros en el cobre para cablear los componentes, lo que limitará la capacidad de colocar el componente SMD en la misma ubicación sobre la placa PCB, si el diseño utiliza muchos componentes DIP, se recomienda diseñar una PCB de una sola cara.
Otra ventaja es que los componentes suelen generar calor. Al diseñar una PCB de una sola cara, se garantiza una menor propagación del calor, lo que podría beneficiar su durabilidad y estabilidad a largo plazo. El precio de las PCB de una sola cara suele ser menor que el de las PCBA multicapa, ya que solo se requiere ensamblar una capa, lo que facilita, abarata y agiliza su fabricación durante la producción en masa.
PCBA de doble cara
Una vez que entendemos las ventajas y desventajas de una PCB de una sola cara, expliquemos qué es una PCB de doble cara y comparemos la PCB de una cara con la PCB de doble cara.
La primera ventaja obvia de las PCB de doble capa es que ofrecen más espacio para los componentes. El diseño podría realizarse con PCB de dos capas, pero con componentes en ambas caras. Sin embargo, al fabricar prototipos de PCB de doble capa, el precio suele ser mayor, ya que para lotes pequeños de 2 a 1 piezas, el operario deberá soldar los componentes manualmente en ambas caras. Mientras que la parte superior se puede soldar con un horno pequeño, la parte inferior debe soldarse manualmente, a diferencia de las PCB de una sola cara, donde toda la placa se puede calentar y soldar dentro de un horno o dispositivo de calentamiento.
Muchos clientes se preguntan cómo utilizar un prototipo de PCB de doble cara, la respuesta será la misma que si utilizara un PCB de una sola cara. En cuanto al uso y la funcionalidad, no hay diferencias excepto por cosas que deben tenerse en cuenta, como los recintos o la distribución del calor en la placa.
Otra ventaja del PCBA de doble cara será la capacidad de colocar más componentes en un factor de forma más pequeño de PCB, lo que significa que podemos diseñar una placa más pequeña pero colocar todos los componentes en ambos lados del PCB aprovechando tanto la capa superior como la inferior en nuestro diseño, el PCB de una sola cara solo tiene el lado superior poblado con componentes, lo que puede requerir que se diseñe un tamaño de PCB más grande para compensar la falta de espacio.
Conclusión y conclusiones
Aprendimos sobre diferentes tipos de diseños de PCB, como los de una sola capa y los multicapa. También analizamos las diferencias entre la fabricación de PCB de una sola capa y la multicapa en cuanto a precio y otros aspectos a considerar. También analizamos la distribución de componentes de una cara y de doble cara, sus diferencias en el prototipado y la producción en masa, sus ventajas y desventajas, y qué debemos considerar al tomar esta decisión.
Dicho esto, PCBasic es un experto en el campo del diseño de PCB de una o varias capas, así como en la fabricación de PCB de varias capas, con más de 15 años de conocimiento acumulado, no hay duda de que podemos manejar cualquier tipo de requisito de diseño o fabricación tanto para fines de creación de prototipos como para producción en masa de cientos de miles de piezas al día.
PCBasic trabaja con los principales proveedores y distribuidores de componentes, así como con instalaciones de fabricación de PCB que pueden manejar la fabricación de PCB multicapa de 2 a 16 con alta precisión y velocidad, eliminando incertidumbres y riesgos durante la fabricación de cualquier proyecto de PCBA.
