FABRICACIÓN DE PCB´S

Una visión para el futuro de la industria electrónica es que cada vez es más necesario elaborar proyectos con distintos procesos artesanales y profesionales, algunos más eficaces y ahorrando tiempo de trabajo, es por eso que en la actualidad es mucho mejor elaborar una placa electrónica a través de métodos industriales ya sea para realizar algún prototipo o bien realizar una producción en serie.

Por ello, es importante conocer las ventajas que se tienen a la hora de elaborar un PCB de manera industrial garantizando la calidad y la presentación profesional.

A continuación hablaremos mas a detalle de estos temas y los servicios que ofrecemos en AG Electrónica.

¿Qué es un PCB?

AG │ Cotizador de PCBs

Un PCB también conocido como tarjeta de circuito impreso, es una tarjeta de material laminado aislante entre capas de material conductivo, en la que se encuentran impresas trazas de cobre y terminales que interceptaran los componentes electrónicos, también la función de conducción se realiza a través de disipadores de calor o conductores planos. Esta estructura finalmente es chapada y cubierta de una máscara de soldadura no conductora y una pantalla de impresión en la cual se ubicara la leyenda de los componentes electrónicos.

La tarjeta de circuito impreso o PCB, se conforma por varias capas alternadas de material conductor como cobre y capas de material aislante comúnmente fibra de vidrio o baquelita.

Herramientas computacionales de diseño de PCB’s

Existen diversos programas de diseño de circuitos electrónicos, algunos requieren de licencia y otros son gratuitos.

Para el diseño de PCB, requerimos definir el diagrama esquemático del circuito en el cual se encuentran las conexiones y elementos necesarios del circuito para funcionar, las conexiones realizadas en el diagrama esquemático serán las pistas en la placa.

Se recomienda realizar el diagrama esquemático en el programa elegido de diseño a través del editor de esquemas del software y posteriormente definir la máscara en el editor de diseño, esta es una representación virtual de los componentes electrónicos en la placa, estableciendo la forma física de las conexiones (pistas) entre estos.  

ilustración abstracta roja y negra

A continuación hablaremos sobre algunos de los programas de diseño más conocidos:

Software de diseño asistido por computadora (CAD) desarrollado por la empresa Cadence Desing Systems, utilizado para la creación esquemas electrónicos, simulación y elaboración de esquemas de circuito impreso para su manufactura como placas de circuito impreso a través de su editor de diseño OrCAD PCB Designer.  

OrCAD PCB Designer nos ofrece capacidades avanzadas de diseño y flujo altamente integrado, su potente tecnología en el diseño de PCB’s incluye edición y enrutamiento de PCB, colocación de elementos y edición de grabado inteligente, enrutamiento automático y manual, captura de esquemas, administrador de restricciones y fallas, integridad de señal, simulación de señal y biblioteca de herramientas.

Altium Designer® Essentials Training | Prime EDA

Es un Software de diseño asistido por computadora (CAD) desarrollado por la compañía Altium Limited, utilizado para el diseño de diagramas electrónicos y PCB´s para tarjetas de circuito impreso. Altium pone a disposición otros softwares de diseño como son:

  • Circuit Studio: Herramienta de diseño de PCB’s profesional de nivel básico, con un entorno de desarrollo moderno, ofrece enrutamiento interactivo y automatizado con la tecnología de Situs ™, simulación analógica y digital con XSpice, creación de componentes totalmente personalizables con hojas de datos incluidas en el software, además de compatibilidad con el software EAGLE.
  • Circuit Maker: Herramienta de diseño de PCB´s gratuita, con entorno de desarrollo aerodinámica.
Download Free Eagle Libraries for Millions of Electronic Components |  SnapEDA

Software de diseño asistido por computadora (CAD) de automatización de diseño electrónico (EDA) desarrollado por AUTODESK, ofrece colocación de componentes electrónicos, enrutamiento interactivo de PCB, herramientas de alineación, sincronización de diseño en tiempo real, modelos de PCB en 3D, y biblioteca completa de componentes.

Archivos Gerber

Los archivos Gerber son un tipo de formato en el cual se envían los datos completos del diseño de PCB a un fabricante de placas de circuito impreso, son archivos de texto ASCII que están conformados por los datos del diseño, como son: parámetros de configuración, coordenadas X y Y para comandos de dibujo y parpadeo, definición de apertura, y códigos de comando para dibujo y parpadeo, para los pads de los pines de los elementos electrónicos serán representados en un archivo gerber mediante un comando de parpadeo, juntos con las coordenadas correspondientes de su ubicación, en cuanto a las pistas (lineas) serán representadas por un código de comando de dibujo, con sus coordenadas correspondientes de ubicación para cada vértice del trazo.

Los archivos Gerber X2 es una versión nueva de los archivos gerber, esta incluye datos adicionales del diseño como la función de capas, funciones de objetos como tipos de pads, ubicación de trazos (lineas) controlados por impedancias, etc.  El objetivo de esta versión es que los datos estén conformados como una base de datos

Creación de archivos Gerber

La mayoría de herramientas computacionales de diseño tienen la función de generar archivos gerber (.gbr), desde su fase de diseño de PCB’s, con los datos de diseño ya dados al programa.

La función de creación de archivos gerber es diferente para cada software, pues depende todo de su entorno de desarrollo, normalmente se encuentra en la sección de “Manufactura” para OrCAD, en la sección de “Salida” para PROTEUS y en la sección de “Trazar” en KidCAD, se recomienda revisar ir a la página oficial del software de su preferencia y ver los tutoriales que se ofrecen para la creación de estos archivos.

Al seleccionar la función de creación de archivos Gerber, el software nos arrojará una ventana donde se encontrarán los parámetros de los datos de estos archivos los cuales se pueden modificar, como son los layers, rotación, reflexión, unidades del archivo, tipo de formato Gerber, entre otros.

Fabricación de tarjetas de circuito impreso

El proceso de fabricación de tarjetas de circuito impreso es muy variado, va desde métodos tradicionales o “caseros”, métodos de fabricación profesional y hasta métodos de fabricación industriales.

Estos se realizan al tener una necesidad de generar una trabajo mas presentable para el área industrial , personal o bien en un entorno educativo.

Métodos tradicionales de fabricación de PCB’s

Los métodos tradicionales o arsenales de fabricación de PCB´s, son llamados así ya que es necesario la intervención de una persona para poder fabricarlos, a continuación hablaremos de los más comunes:

Técnica de Planchado por papel termotransferible

Esta técnica es comúnmente utilizada por estudiantes y gente que inicia en el mundo de los PCB´s ya que al ser el método más conocido está al alcance de todos, es recomendable para circuitos a una cara y no muy complejos .

Herramientas de diseño:

  • Software de diseño asistido por computadora de automatización de diseño electrónico.

Materiales y herramientas:

  • Placa Fonolica
  • Papel termo transferible
  • Impresora Laser
  • Tijeras
  • Jabón y Agua
  • Trapo
  • Lija de agua
  • Cinta adhesiva
  • Plancha casera
  • Recipiente con agua
  • Cloruro Ferrico
  • Recipiente para el cloruro ferrico.
  • Tinner
  • Estopa

Procedimiento:

  • Tener el esquema de circuito impreso.
  • Imprimir el circuito en formato PDF en una hoja de papel termo transferible con una impresora laser.
  • Recortar el circuito dejando un margen para poder manipular el circuito.
  • Recortar la placa fenólica en el tamaño deseado, lavar el lado de cobre con jabón y agua, hasta que quede totalmente limpio, sin grasa, mientras se lija la placa fenólica con la lija de agua.
  • Secar muy bien la placa.
  • Colocar el circuito en papel termo transferible donde se encuentra el circuito sobre la placa de cobre ya limpia y cortada, ajustar con cinta adhesiva si es necesario.
  • Tener la plancha a temperatura media colocarla sobre la placa fenólica con el circuito impreso.
  • Durante 10 a 15 minutos planchar haciendo énfasis en los bordes y centro de la placa.
  • Transcurrido este tiempo de planchado, observar si el circuito quedo adherido a la placa, sin despegar, dejar enfriar y después introducir la placa en un recipiente con agua fría.
  • Dejarla al menos 5 minutos, o hasta que el papel se humedezca completamente.
  • Retirar el papel con cuidado preferentemente hacer uso de las yemas de los dedos.
  • Secar placa de cobre y revisar que no tenga restos de papel, si los hay eliminarlos de igual forma frotando con la yemas de los dedos en el recipiente con agua.
  • Secar la placa de cobre nuevamente.
  • Introducir la placa de cobre en un recipiente previamente llenado con cloruro férrico, para mayor efectividad del cloruro férrico, este puede calentarse a baño maría con ayuda de agua. Precaución no introducir el cloruro férrico vaciado en un recipiente al microondas.
  • Realizar movimientos oscilatorios al recipiente de cloruro férrico con la placa inmersa para mayor efectividad y rapidez en el proceso de disolución del cobre.
  • Verificar que el cloruro férrico ha consumido por completo el cobre sobrante de la placa.
  • Sacar la placa del recipiente.
  • Retirar la tinta con tinner y un trapo o estopa.
  • Lavar de nuevo la placa con jabon y agua para mayor presentación.

Técnica de Serigrafía

Fabricacion de Circuitos Impresos (PCB) | Video Rockola

Esta técnica a diferencia del planchado, es más complicada pero más precisa para realizar PCB´s y tienen un mejor acabado. Sin embargo, el costo es más elevado por los materiales necesarios para su fabricación.

Herramientas de diseño:

  • Software de diseño asistido por computadora de automatización de diseño electrónico.

Materiales y herramientas:

  • Pintura acrílica (plástica)
  • Acetato o transparencia
  • Materiales de serigrafía como:
    • Pantalla
    • Foto emulsión
    • Insoladora
    • Paleta plástica
    • Removedor de pantalla
    • Limpiador universal
    • Pinturas acrílicas para serigrafía
    • Estopa

Procedimiento:

  • Limpiar la pantalla, que es el marco de madera con tela o malla. No deben existir poros tapados en la malla o tela.
  • Imprimir en acetato preferentemente o transparencia, en blanco y negro, con abundante tóner.
  • Aplicar foto emulsión en forma uniforme a la malla o tela de la pantalla.
  • Colocar el acetato con el diagrama del PCB sobre la pantalla foto emulsionada, y sobre ellos colocar la insoladora.
  • Lavar la malla con abundante agua y secar. En la pantalla quedarán los poros sellados donde no exista el diagrama o trazos del PCB.
  • Colocar la pantalla, la malla debe estar en contacto directo con la superficie de cobre y pintar con acrílico.
  • Las partes deseadas quedarán protegidas con pintura.
  • Quitar la pantalla y dejar secar la pintura ubicado en la placa fenólica.
  • Al finalizar el procedimiento, limpiar y secar con mucho cuidado la pantalla para evitar que se tapen los poros de la malla que no interesan.
  • Una vez seca la pintura acrílica, se procede al ataque químico del cobre no deseado.

Métodos profesionales de fabricación de PCB’s

En la actualidad pequeñas y medianas empresas hacen uso de tecnología más robusta para cubrir la demanda que existe, es por eso que el método de fabricación por CNC es el mas utilizado y rentable al momento de la fabricación profesional de PCB´s.

Fabricación de PCB´s usando CNC

Otra forma aparte de los métodos tradicionales, es removiendo el material de cobre excedente mediante una operación de fresado. Para conseguir la precisión necesaria puede utilizarse una máquina de control numérico computarizado (CNC).

El control numérico se usa para automatizar máquinas y herramientas de manera que pueden controlarse a través de comandos programados usando un lenguaje denominado Código G.
Este código G. ofrece instrucciones al controlador de movimientos sobre la forma en que cada eje de la fresadora debe de moverse.

Herramientas de diseño:

  • Software de diseño asistido por computadora de automatización de diseño electrónico (archivos Gerber).

Procedimiento:

  • Tener los archivos Gerber del diseño de PCB requerido.
  • Introducir este archivo Gerber en un programa de manufactura asistida por computadora CAM, el cual a través del Layout calculara las rutas que deberá seguir la herramienta usada por la maquina fresadora.
  • Este software CAM genera un archivo con instrucciones para la maquina fresadora CNC.

El procesado de archivos gerber a código G. es indispensable para que los datos puedan ser interpretados y posteriormente mecanizados por la maquina CNC.

La diferencia es notaria al usar métodos profesionales de fabricación de PCB’s en comparación con los métodos tradicionales, ya que el método profesional no da una mayor ventaja al realizar pistas de hasta 0.2 mm de grosor , algo casi imposible lograr con un método artesanal.

La decisión de que método usar para la realización de PCB’s recae sobre el material del cual se tiene disponible así como las herramientas y el presupuesto del cual se dispone.
De igual manera se debe tomar en cuenta el software de diseño al cual se tiene acceso y de cómo se puede utilizar, desde la creación de diagrama de conexiones de circuitos electrónicos, diseño de PCB’s y archivos de salida que puede generar.

Métodos de Fabricación de PCB´s de AG Electrónica

En AG Electrónica contamos con 2 distintos métodos, ambos son profesionales en cuanto su elaboración y calidad, pero muy distintos en el terminado de fabricación.

Fabricación a nivel Prototipo

Como mencionamos en el punto anterior de fabricación por CNC, en AG Electrónica contamos con este método en el cual por medio de la Maquina LPKF S64 , fabricamos PCB´s en cuestión de minutos (dependiendo el diseño), con un acabado sumamente preciso y limpio, este método de fabricación es recomendable para aquellos desarrolladores que pretender realizar pruebas de algún diseño electrónico. Su rapidez y precisión en la elaboración de las pistas, se vuelve el método más rentable a la hora de realizar pruebas y pasar de un protoboard a un PCB con acabados industriales.

La cantidad mínima de piezas a fabricar por este método es desde 1 pieza, esta es la gran ventaja de utilizar la fabricación a nivel prototipo, puedes cotizar en el siguiente enlace:

Da click aquí para cotizar tu prototipo

Fabricación a nivel Industrial

El método mas utilizado para tener PCB´s con acabados mucho mas estéticos y funcionales, es con el método industrial, ya que el PCB es protegido con distintas capas de pintura alargando el tiempo de vida del mismo.

Para este servicio el tiempo de fabricación es mayor al de prototipado, ya que al tener un proceso industrial, el tiempo puede tardar de 2 a 3 semanas hasta por 5 piezas, este método de fabricación es ideal para aquellas personas que no necesitan realizar pruebas previas de su diseño o bien, ya han sido probados y desean una producción para venta o uso propio con un acabado mas estético.

Da click aquí para cotizar (5 piezas en adelante)


Si estás interesado en realizar una cotización para fabricación de PCB´s, te invitamos a visitar el siguiente link:

https://bit.ly/3ml0b7d

También puedes enviarnos un correo a mmartinez@agelectronica.mx o lsuarez@agelectronica.mx

Para cualquier duda referente a la fabricación de PCB´s, puedes ponerte en contacto a los teléfonos: (0155) 5130 7210 y (0155) 5518 5769 Ext 144, 145, 235. O bien, deja aquí abajo tu comentario para responder a la brevedad.

Conoce la dirección, horarios y teléfonos de nuestras sucursales:

https://bit.ly/38fRSGe

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