Descripción general del diseño y grabado de PCB: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Hay varias formas de diseñar y grabar PCB, desde las más simples hasta las más sofisticadas. Mientras tanto, es fácil confundirse sobre cuál elegir, cuál se adapta mejor a sus necesidades.

Para aclarar algunas preguntas como esta, decidí escribir este instructivo, no soy un experto, pero tengo algunos conocimientos sobre el diseño y grabado de PCB.

Por lo tanto, se tomará una descripción general de algunos métodos, materiales, software y herramientas que podrían usarse para producir PCB y, afortunadamente, podrá ayudarlo a ingresar al diseño de PCB.

Paso 1: Software de diseño de PCB

Dependiendo de la complejidad de su circuito, no es adecuado diseñar la PCB a mano, por lo que el soporte de un software específico que ofrece las herramientas adecuadas para hacer el trabajo es bienvenido. Hay varias opciones de software de diseño de PCB, como Proteus Ares, Eagle, Altium y varias opciones en línea (solo estoy describiendo las más comunes y accesibles, pero seguro que hay varias otras opciones).

- Proteus Ares - quizás este sea el primer programa en el que la gente pensaría cuando se trata de dibujar circuitos, no porque sea el mejor, sino porque quizás sea el más conocido. Personalmente, no me gusta ni siquiera usarlo (aunque ya lo he usado por un tiempo), pero es una opción a considerar al diseñar PCB. La gran ventaja de usar Proteus es que también puedes simular el circuito, usando Proteus Isis, de esta manera puedes verificar "seguramente" si el circuito está funcionando o no. Por otro lado, algunas funciones y herramientas son demasiado confusas para comprender y tampoco es posible encontrar todos los componentes que posiblemente necesite (las bibliotecas de componentes son limitadas), pero puede crear nuevos componentes si es necesario. Otra noticia no muy buena, este no es un software de código abierto, y es realmente caro dependiendo de la cantidad de herramientas incluidas en el paquete, al menos hay una versión de prueba (con varias limitaciones por supuesto).

- Eagle: este también es un software popular en lo que respecta al diseño de PCB, una mala noticia es que no permite la simulación de circuitos, además, cuando usa este software por primera vez, es posible que se sienta un poco incómodo con su interfaz, que es un poco diferente, aunque aparte A partir de estas desventajas, hay muchas características interesantes, como la posibilidad de editar el esquema de los componentes (relacionado con el símbolo del componente) y el paquete (que incluye las almohadillas, el formato y las dimensiones) de una manera fácil, lo que puede se puede acceder simplemente haciendo clic derecho en el componente y accediendo a las opciones "abrir dispositivo" o "abrir paquete", respectivamente. Además, existe una gran comunidad de soporte, que proporciona varias respuestas a problemas comunes que se enfrentan al usar el software por primera vez, además, esta comunidad también facilita el acceso a varias bibliotecas de componentes, incluidas las bibliotecas oficiales y las creadas por los usuarios. Buenas noticias, este software tiene una versión freeware (con limitaciones por supuesto, principalmente relacionadas con el tamaño de la placa y la cantidad de capas permitidas), además, después de haber sido comprado recientemente por Autodesk, Eagle también tiene una versión para estudiantes que incluye todos las características del programa.

- Altium -

- Programas online - hay multitud de programas online destinados al diseño de PCB, de forma general, son una buena opción a la hora de diseñar circuitos más sencillos, principalmente cuando tienes prisa, o si no quieres (no puedo) dedican mucho tiempo a aprender la dinámica de un programa. No hace falta decir que están realmente limitados a funciones y posibilidades, algunos incluso están vinculados a un servicio de creación de prototipos específico, una gran noticia, siempre son gratuitos y de fácil acceso. que es fundamental en algunos casos.

Resumiendo…

Debes haberte dado cuenta de que prefiero Eagle, lo que no significa que el otro software no valga la pena, es solo mi opción personal, pero en realidad, en general, la gente considera que Eagle es el peor en términos de usabilidad, aunque Altium no lo es. También es tan fácil de usar. Mi punto principal sobre Eagle es que ofrece herramientas increíbles, que lamentablemente son un poco difíciles de aprender a usar, en mi opinión, cuando te acostumbras a su interfaz, realmente vale la pena el esfuerzo.

No enumeré todo el software disponible en el mercado, enumeré los que conozco, por lo que le recomiendo que también investigue más sobre el software de diseño de PCB, en caso de que esté realmente interesado en este tema.

Paso 2: Prototipos de PCB - Métodos

Después de diseñar la PCB, llega el momento de la creación de prototipos, hay algunas formas de prototipar su PCB, puede hacerlo usted mismo (que es la más difícil, también la que requiere más práctica), puede pagar por un servicio de creación de prototipos, es puede ser uno local (si está disponible en su ciudad natal) o uno en línea (que es lo más probable que esté disponible para usted), etc.

Si decides pagar por el servicio de prototipado, luego de diseñar la placa será necesario generar algunos archivos en formato GERBER, el formato GERBER es una especie de archivo que guarda la descripción completa de la PCB sin necesidad de ningún archivos externos, en general, el software de diseño de PCB le ofrece algunas herramientas para ayudarlo a generar el archivo GERBER del PCB, por lo que no es mucho, también hay toneladas de tutoriales sobre cómo generar un archivo GERBER, así que cuando sea tiene dudas, solo busque en Google, siempre y cuando cada software tome un método específico para generar un archivo GERBER.

********** Antes de solicitar el servicio de creación de prototipos, es importante asegurarse de que todo esté perfecto en el diseño de su circuito, así que verifique dos veces, verifique tres veces la PCB….., de lo contrario puede que se arrepienta más tarde

Si decide crear un prototipo de la PCB usted mismo, hay varios métodos que puede utilizar, el enfoque se centrará en tres métodos, quizás los más comunes, que son el método de transferencia de tóner, el método de fotolitografía y el método "artístico".

- Método "artístico": si su PCB es simple, o tal vez usted si es bueno dibujando, simplemente puede dibujar las vías y los senderos manualmente, usando un marcador permanente, por supuesto respetando las dimensiones de los componentes, he Ya hice varios PCB de esta manera, algunos de ellos resultaron ser buenos, pero ya no uso esta técnica, siempre que los PCB se hayan vuelto más complejos, por lo que diría que este es un método de entrada, y considerando la disponibilidad de varios otros métodos, no creo que valga la pena usar este método cada vez que los PCB comienzan a volverse más complejos.

- Método de transferencia de tóner: creo que este es el método más común entre los fabricantes, es un poco simple y tampoco requiere muchas herramientas, lo que explicaría su popularidad. Hay diferentes formas de transferir el tóner al tablero virgen, en general, los fabricantes utilizan la transferencia de calor, en la que se imprime el diseño, mediante el uso de una impresora láser, por supuesto, en algunos tipos de papel específicos (como papel brillante, película para transparencias, etc.) que permite la transferencia "completa" del tóner al tablero virgen, luego el tóner se transfiere al tablero virgen normalmente calentando el tóner contra el tablero de cobre usando una plancha de tela. También hay otras formas de transferir el tóner al cobre, como las formas químicas, y también algunos fabricantes imprimen directamente el tóner en el cobre, ajustando la impresora para que admita esta función.

- Método de fotolitografía: en mi opinión, este es el método más difícil, y también el más caro, pero si lo realiza correctamente, los resultados serán simplemente impresionantes (en realidad, este es el método más utilizado en PCB profesionales). En este método, la pintura fotosensible se aplica de manera uniforme sobre el tablero virgen, luego la pintura se expone a la luz ultravioleta, a excepción de las almohadillas, vías y senderos que están cubiertos por una fotomáscara (que corresponden al trazado del circuito), finalmente la pintura se desarrolla, permaneciendo únicamente en las zonas que no estuvieron expuestas a la radiación UV, que son las almohadillas, vías y senderos.

Después de transferir las vías, almohadillas y senderos al tablero de cobre, sea cual sea el método utilizado, es hora de grabar, también hay varias formas de grabar, pero básicamente consisten en erosionar el cobre expuesto del tablero mediante el uso de una solución química. La solución más común es el cloruro férrico, pero también hay otras opciones que tienen pros y contras, como el cloruro cúprico, el peróxido de hidrógeno, el ácido sulfúrico, etc. asegúrese de tomar los protocolos de seguridad necesarios para usarlos, siempre que en algunos casos pueda tratar con algunos ácidos poderosos.

********** Una vez más, hay más formas posibles de crear prototipos de PCB, por lo que si está interesado en algún método, es realmente recomendable que investigue más al respecto, hay un montón de tutoriales disponibles e incluso en instructivos, así que siéntete libre de buscarlos.

Paso 3: Prototipos de PCB - Materiales / Capas

Después de conocer algunos procedimientos sobre cómo crear prototipos de PCB, pueden surgir algunas preguntas, como, ¿cuántas capas debo usar? ¿Cuándo vale la pena usar una PCB de 2 capas?

Creo que no hay una respuesta definitiva para estas preguntas, pero al hacer prototipos de PCB mediante métodos de bricolaje, creo que siempre es mejor ejecutar PCB de 2 capas, siempre que sean más difíciles de hacer y requieran un gran esfuerzo adicional, aunque hay situaciones en las que no hay opciones, quizás por la complejidad del circuito o quizás porque el circuito tiene componentes que son obligatorios para estar en la capa inferior y también componentes que son obligatorios para estar en la capa superior, por lo que no hay salida, pero siempre que sea posible, considero que siempre es mejor optar por PCB de 1 capa.

Por otro lado, al pagarle a una empresa para que haga un prototipo de su PCB, siempre le pediría un PCB de 2 capas, siempre que el costo promedio de los PCB de 1 capa y los PCB de 2 capas sean realmente similares, si no iguales, también los PCB de 2 capas facilitan mucho el proceso de enrutamiento del circuito.

Los PCB con más de 2 capas también son posibles, pero son bastante diferentes para que los fabricantes los necesiten, siempre que solo los circuitos altamente complejos tengan este tipo de PCB, también son muy costosos de producir, lo que los clasifica como no mucho. opción asequible.

Además, al hacer prototipos, puede elegir qué tipo de tablero virgen usar, hay muchas opciones, pero las más comunes son los tableros de fibra de vidrio y los tableros de fibra fenólica. El de fibra fenólica es un poco más económico que el de fibra de vidrio, pero no tanto, en general el tablero de fibra de vidrio tiene mejores características mecánicas y también se ve mejor cuando está terminado. Pero, en general, estas características no son un gran problema cuando se crean prototipos de algunos tipos de circuitos, pero en realidad es bueno conocer las opciones disponibles.

Paso 4: Prototipos de PCB - Herramientas

Hay varias herramientas que pueden ayudar mientras crea prototipos de su PCB, pero las básicas son:

- Hierro de soldadura

- Alicates electrónicos

- Soldadura de estaño electrónica

- Prensa de taladro manual para PCB

- un marcador permanente (en caso de que esté confiando en el método artístico para crear un prototipo, o tal vez para corregir posibles fallas en las transferencias de tóner)

Estas son las herramientas mínimas que se supone que debe tener para crear un prototipo de PCB, pero hay toneladas de herramientas avanzadas que también pueden ayudarlo a crear prototipos, como taladros eléctricos, estaciones de soldadura, etc.

Paso 5: Resumiendo…

Hoy en día, el acceso a los servicios de creación de prototipos de pago aumentó mucho, se volvieron más asequibles y fáciles de usar, por lo que siempre que necesite un prototipo de aspecto profesional, hágalo, siempre que haya muchos más recursos disponibles al diseñar su PCB, lo que significa menos limitaciones, por otro lado si estás buscando un prototipo de avance rápido, puedes hacerlo tú mismo de una manera mucho más rápida, pero con más limitaciones y tal vez un resultado que no sea tan bueno como el de pago, pero que se adaptará a sus necesidades.

Teniendo en cuenta el escenario actual, también es una elección personal, teniendo en cuenta que los servicios de prototipos pagados se volvieron altamente accesibles.