¿Qué son los circuitos impresos?

Los circuitos impresos son un soporte de material aislante donde se conectan entre sí puntos de un circuito eléctrico mediante pistas conductoras adheridas a él. El circuito impreso suele servir de soporte físico para la colocación y soldadura de los componentes.

Antiguamente era habitual la fabricación de circuitos impresos para el diseño de sistemas mediante técnicas caseras, sin embargo, esta práctica ha ido disminuyendo con del tiempo.

En los últimos años el tamaño de los componentes electrónicos se ha reducido en forma considerable, lo que implica menor separación entre pines para circuitos integrados de alta densidad. Teniendo también en consideración las actuales frecuencias de operación de los dispositivos, es necesaria una muy buena precisión en el proceso de impresión de la placa con la finalidad de garantizar tolerancias mínimas.

Los circuitos impresos más sencillos corresponden a los que contienen pistas de cobre (wires) solamente por una de las superficies de la placa. A estas placas se las conoce como circuitos impresos de una capa, o en inglés, 1 Layer PCB.

Los más comunes hoy en día son los de 2 capas o 2 Layer PCB. Sin embargo, dependiendo de la complejidad del diseño del físico del circuito, pueden llegar a fabricarse hasta de 8 o más capas si es necesario.

PCB son las siglas de Placa de Circuito Impreso, pero utilizamos las siglas en inglés (Printed Circuit Board) para no confundirla por ejemplo con las ranuras PCI de nuestro PC.

circuito impreso de fadesa ingenieros

Para qué sirve un circuito impreso

El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente a través de las pistas conductoras que hemos comentado anteriormente, y sostener mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos.

El objetivo principal de estos circuitos electrónicos es permitir que la corriente eléctrica lleve a cabo un trabajo útil para nuestra vida, como por ejemplo hacer funcionar los aparatos eléctricos, iluminar, mover un motor, entre otros tantos. Las placas electrónicas son utilizadas por el humano a diario, en vista de que éstos están presentes en los electrodomésticos, el automóvil, el reloj, cámaras de seguridad, portero eléctrico, juguetes, en fin, todo lo que use la energía eléctrica o una batería en su defecto. Los PCB tienen un sinfín de aplicaciones.

Diseño de Circuitos impresos

Un Circuito Impreso se confecciona a partir de una placa virgen que está conformada por una plancha base aislante (cartón endurecido, baquelita, fibra de vidrio o plástico flexible), que sirve de soporte, y sobre una de las caras o las dos, se deposita una fina lámina de cobre firmemente pegada al aislante que la cubre completamente.

Sobre esta placa actuaremos para hacer desaparecer todo el cobre sobrante y que queden nada más las pistas que configuran el circuito.

La realización actual está totalmente automatizada de manera que con ayuda de un Software se diseña la disposición de los elementos y pistas, para más tarde pasar a las máquinas de construcción de prototipos, que obtiene el circuito impreso terminado.

Materiales utilizados para el diseño de circuitos:

Si se hace de forma manual el diseño del circuito impreso, es necesario el siguiente material:

  • Regla
  • Escuadra
  • Goma de borrar
  • Resto de útiles de dibujo que se consideren necesarios.
  • Lapiceros o portaminas de dureza media (HB) para realizar los bocetos del diseño.
  • No conviene que las minas sean extremadamente duras, pues, al principio suele ser necesario borrar muy a menudo.
  • Hojas de papel milimétrico. Si la cuadrícula es de un color suave, facilitará reconocer el trazo.

Luego se confecciona con un programa específico, el cual permite hacer los primeros tests, renderizar el producto y retocar los últimos aspectos esenciales del diseño.

Montaje de circuitos impresos

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Montaje de circuitos impresos

Tipos de componentes de una placa electrónica

En cada placa electrónica podemos encontrar asimismo una serie de componentes que siempre estarán presentes y de cuyo correcto montaje depende el funcionamiento de los aparatos electrónicos.

Los tipos de componentes que nos podemos encontrar son los siguientes:

Resistencias

Son elementos electrónicos que tienen como fin poner barreras al paso de la corriente eléctrica a través de ellas. La característica más importante de estos es su resistencia óhmica, que viene dada por las cualidades físicas de los materiales presentes en su composición. Las resistencias pueden ser fijas o variables dependiendo de su valor resistivo.

Condensadores

Dispositivos pasivos utilizados en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Su composición consta de dos armaduras metálicas paralelas que normalmente son de aluminio en cuya separación encontramos un material dieléctrico.

Transistores

Los transistores son los dispositivos que se encargan de regular los flujos de corriente o tensión en un circuito electrónico, haciendo las funciones de interruptor y/o amplificador de señales eléctricas o electrónicas.

Diodos

Conocidos como rectificadores, ya que realizan la transformación desde una corriente alterna a una corriente continua pulsante. Los diodos son mecanismos semiconductores que actúan como interruptores unidireccionales de corriente, clasificándose según la tipología, la tensión y la capacidad de corriente.

Bobinas

Son componentes pasivos con la competencia de almacenar energía en forma de campos magnéticos. Están formados por una cabeza hueca de bobina de un conductor realizadas principalmente en dos materiales, alambre o hilo de cobre esmaltado.

Interruptores

Se posicionan en un circuito electrónico controlando los flujos de electricidad, frenando la circulación de electrones permitiendo la conmutación de encendido/apagado

Fusibles

Un fusible corta el paso de corriente eléctrica al quemarse los filamentos o láminas de metal de las que están compuestos. Su ubicación en un circuito eléctrico es al inicio, evitando que si la corriente del mismo aumenta llegue al circuito arruinando el dispositivo.

Historia de la placa de circuito impreso

Se cree que el inventor del circuito impreso fue un ingeniero austríaco llamado Paul Eisler alrededor del año 1936 cuando fabricó una radio.

En el año 1943 aproximadamente, se empezaron a fabricar radios a gran escala para su utilización en la Segunda guerra mundial y cuando esta acabó, EEUU liberó la invención para que se pudiera comercializar, pero no fue hasta los años 50 que se hicieron populares. En estos años, la Armada de los EEUU desarrolló el auto ensamblaje.  Este método consistía en que los pines de los componentes se insertaban en la lámina con patrón de interconexión y posteriormente se soldaban.

Antes de la creación de los circuitos impresos se llevaba a cabo la conexión punto a punto y para producciones pequeñas o prototipos el método wire wrap.

Originalmente se utilizaban componentes electrónicos como pines de cobre o latón que tenían varios milímetros de longitud y en el circuito se taladraban los agujeros para dichos pines.

Estos componentes se soldaban a la placa y atravesaban los taladros. Este método se llamaba agujero pasante. Finalmente, con los avances en la laminación de tarjetas y las técnicas de grabados este proceso evolucionó a lo que se hace en la actualidad. La soldadura se hace automáticamente a través de un flujo de soldadura derretida, en una máquina de soldadura por ola. El coste que se asociaba a los taladros que tenían que hacerse desaparece gracias al montaje superficial.

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