¿Cuáles son los distintos tipos de circuitos impresos y sus usos?

Las placas de circuito impreso (PCB) son componentes esenciales que se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos. Son la columna vertebral de la tecnología moderna, ya que proporcionan un medio para conectar y organizar los componentes electrónicos, permitiéndoles funcionar sin problemas. Existen varios tipos de placas de circuito impreso, cada uno con un diseño y una finalidad únicos. En este artículo, exploraremos los distintos tipos de PCB y sus usos.

Placa de circuito impreso de una cara:

Una placa de circuito impreso de una sola cara es el tipo más básico de placa de circuito impreso y el más utilizado. Como su nombre indica, este tipo de placa sólo tiene una capa de material conductor (normalmente cobre) en una cara. Los componentes pasivos, como resistencias, condensadores y diodos, se colocan en la cara superior de la placa, mientras que todas las pistas (vías eléctricas) y las almohadillas de soldadura están en la cara inferior. El uso de PCB de una sola cara suele limitarse a dispositivos sencillos y de bajo coste, como calculadoras, juguetes y luces LED.

PCB de doble cara:

Una PCB de doble cara tiene material conductor en ambas caras de la placa, lo que permite diseños de circuitos más complejos. Este tipo de placa se suele utilizar para dispositivos electrónicos más avanzados, como impresoras, teléfonos móviles y electrodomésticos. Los componentes se montan en ambas caras de la placa y las pistas se pasan por vías (pequeños agujeros taladrados en la placa) para conectar las capas superior e inferior. Los PCB de doble cara son relativamente asequibles y más versátiles que los de una sola cara.

Placa de circuito impreso multicapa:

Como su nombre indica, una placa de circuito impreso multicapa tiene varias capas de material conductor y material aislante, intercaladas para formar una sola placa. Este tipo de placa se utiliza normalmente en dispositivos electrónicos avanzados, donde el espacio es limitado y se requiere una gran funcionalidad. Las placas de circuito impreso multicapa suelen utilizarse en ordenadores, routers y otros dispositivos complejos. Pueden tener entre 4 y más de 20 capas, dependiendo de la complejidad del diseño del circuito.

PCB rígido:

Una PCB rígida es el tipo más común de PCB y está hecha de materiales rígidos como fibra de vidrio o resina epoxi. Es rígida y no se puede doblar, por lo que es adecuada para la mayoría de dispositivos electrónicos. Las PCB rígidas están disponibles en configuraciones de una, dos y varias capas.

Placa de circuito impreso flexible:

Una placa de circuito impreso flexible, también conocida como PCB flexible, está fabricada con materiales flexibles como la poliimida o el poliéster. Estos materiales permiten que la placa se doble o retuerza, lo que la hace ideal para dispositivos electrónicos que requieren una forma personalizada. Los PCB flexibles se utilizan habitualmente en electrónica de consumo, como teléfonos inteligentes, tabletas y wearables. También se utilizan en aplicaciones aeroespaciales, militares y médicas, donde el peso, el tamaño y la durabilidad son factores cruciales.

PCB rígido-flexible:

Un PCB rígido-flexible es una combinación de PCB rígido y flexible, que ofrece ambas ventajas en una sola placa. Este tipo de placa está diseñada para tener una sección rígida para los componentes que requieren estabilidad y una sección flexible para las piezas móviles o que se doblan. Estas placas se utilizan habitualmente en smartphones, cámaras y otros dispositivos electrónicos con piezas móviles.

PCB de alta frecuencia:

Las placas de circuito impreso de alta frecuencia están diseñadas para manejar señales en la gama de alta frecuencia, normalmente por encima de 1GHz. Están fabricados con materiales especiales, como PTFE (politetrafluoroetileno) o cerámica, que tienen bajas pérdidas dieléctricas y pueden mantener una señal estable. Los PCB de alta frecuencia se utilizan en aplicaciones como comunicaciones por satélite, sistemas de radar y equipos médicos.

Placa de circuito impreso con núcleo metálico:

Una placa de circuito impreso con núcleo metálico tiene una capa de metal como base, normalmente aluminio, con una capa de material aislante encima y una capa de cobre en la parte inferior. Este tipo de placa se suele utilizar para aplicaciones de alta potencia, ya que la capa metálica actúa como disipador de calor, disipando el calor generado por los componentes. Los PCB con núcleo metálico se utilizan en iluminación LED, fuentes de alimentación y electrónica del automóvil.

Placa de circuito impreso de interconexión de alta densidad (HDI):

Las placas de circuito impreso HDI están diseñadas para tener una alta densidad de componentes en un espacio compacto. Utilizan microvías, vías ciegas y vías enterradas para conectar las capas, lo que permite un diseño de circuitos más complejo y compacto. Los PCB HDI se utilizan en smartphones, tabletas, portátiles y otros dispositivos electrónicos compactos.

Circuito integrado (IC) Sustrato PCB:

Las placas de circuito impreso (PCB) para sustratos de CI se utilizan para montar los circuitos integrados (CI) de los dispositivos electrónicos. Suelen estar hechos de cerámica o vidrio, y los circuitos integrados se montan encima con tecnología de alambre o flip-chip. Los circuitos integrados se utilizan en ordenadores, telecomunicaciones y otros dispositivos electrónicos que requieren microchips avanzados.

En conclusión, las placas de circuito impreso se presentan en diversas formas, tamaños y configuraciones para adaptarse a distintos dispositivos electrónicos. Cada tipo de placa de circuito impreso tiene un diseño y una finalidad únicos, lo que las convierte en componentes esenciales de la tecnología moderna. A medida que la tecnología siga evolucionando, también lo harán el diseño y el uso de las placas de circuitos impresos, convirtiéndolas en parte integrante de nuestra vida cotidiana.

Introducción a los circuitos impresos: Conceptos básicos

Las placas de circuito impreso (PCB) se utilizan ampliamente en los dispositivos electrónicos actuales, como smartphones, ordenadores e incluso electrodomésticos. Son un componente esencial en la fabricación de productos electrónicos y han evolucionado mucho a lo largo de los años. En este artículo, profundizaremos en los conceptos básicos de las PCB: cómo funcionan, sus tipos y sus componentes clave.

¿Qué es un circuito impreso?

Una placa de circuito impreso, también conocida como PCB, es una placa delgada de material no conductor, normalmente fibra de vidrio, que sirve de base para montar y conectar componentes electrónicos. Está diseñada para proporcionar una plataforma estable para la fijación de componentes eléctricos y sirve de vía interconectada para el flujo de señales eléctricas entre ellos. La placa está impresa con finas capas de material conductor, normalmente cobre, que forma el circuito y permite la transmisión de electricidad.

Tipos de circuitos impresos

Existen varios tipos de placas de circuito impreso, cada una con una finalidad distinta. Los más utilizados son los de una cara, los de dos caras y los de varias capas.

1. PCB de una cara: Son el tipo más básico y comúnmente utilizado de PCB. Tienen una capa de material conductor, normalmente cobre, en una cara de la placa, y los componentes se montan en la otra. Los PCB de una cara se utilizan principalmente en electrónica sencilla con relativamente pocos componentes.

2. PCB de doble cara: Como su nombre indica, las PCB de doble cara tienen una capa de material conductor en ambas caras de la placa. Esto permite una mayor flexibilidad en el diseño y posibilita el uso de circuitos más complejos.

3. PCB multicapa: Estas PCB constan de varias capas de material conductor separadas por capas aislantes, con los componentes montados en las capas exteriores. Los PCB multicapa se utilizan en electrónica compleja, donde el espacio es limitado y se requieren diseños compactos.

Componentes clave de una placa de circuito impreso

1. Sustrato: El sustrato es el material base de la placa de circuito impreso, normalmente hecho de fibra de vidrio o material compuesto epoxi. Proporciona el soporte necesario para las capas conductoras y los componentes.

2. Capas conductoras: Son finas capas de material conductor, normalmente cobre, que forman los circuitos de la placa de circuito impreso. Suelen estar grabadas en el sustrato y se encargan de transportar las señales eléctricas entre los componentes.

3. Componentes: Los componentes electrónicos como resistencias, condensadores y circuitos integrados (CI) se montan en la placa de circuito impreso. Se conectan a las capas conductoras a través de orificios denominados vías o mediante trazas en la superficie de la placa.

4. Máscara de soldadura: La máscara de soldadura es una capa protectora que cubre las capas conductoras, dejando expuestos únicamente los puntos de conexión. Protege la placa de circuito impreso de la corrosión y protege contra cortocircuitos.

5. Serigrafía: Es la capa situada encima de la máscara de soldadura que se utiliza para etiquetar e identificar los componentes y su colocación en la placa. Suele contener información como los nombres de los componentes, los números de referencia y la polaridad.

¿Cómo se Circuitos impresos ¿Trabajar?

El funcionamiento de una placa de circuito impreso es relativamente sencillo. Los componentes de la placa están conectados por una red de caminos conductores, también conocidos como trazas, que permiten el flujo de electricidad entre ellos. Estos caminos se crean grabando las capas conductoras, normalmente de cobre, para formar un patrón que conecte los componentes en la configuración deseada.

Los componentes se montan en la placa soldándolos a las almohadillas conductoras, que sirven de puntos de conexión. El proceso de soldadura consiste en calentar las almohadillas y los componentes y, a continuación, fundir el material de soldadura, normalmente una mezcla de estaño y plomo, para crear una unión fuerte y permanente.

Ventajas del uso de circuitos impresos

El uso de placas de circuito impreso ofrece varias ventajas sobre otros métodos de conexión de componentes electrónicos. Entre ellas cabe destacar:

1. Compactos y ligeros: Las placas de circuito impreso son compactas y ligeras, lo que las hace ideales para su uso en dispositivos electrónicos más pequeños.

2. Alta fiabilidad: Debido a su diseño y proceso de fabricación, las placas de circuito impreso han demostrado ser altamente fiables y duraderas.

3. Rentable: El uso de las placas de circuito impreso reduce significativamente el coste de producción y montaje de los dispositivos electrónicos, lo que las convierte en una opción rentable.

4. Fácil de reparar y sustituir: En caso de un componente defectuoso, la placa de circuito impreso puede repararse o sustituirse fácilmente sin necesidad de un recableado complejo y laborioso.

Conclusión

Las placas de circuito impreso son componentes vitales en los dispositivos electrónicos actuales, ya que permiten diseños compactos y eficientes. Las hay de varios tipos, cada una con una finalidad distinta, y están formadas por componentes clave como el sustrato, las capas conductoras, los componentes, la máscara de soldadura y la serigrafía. Su uso ofrece numerosas ventajas, lo que las convierte en un elemento esencial en la fabricación de productos electrónicos. A medida que avanza la tecnología, cabe esperar nuevos avances en el diseño y uso de las placas de circuito impreso.

 

La evolución de las placas de circuito impreso: De los primeros diseños a la tecnología moderna

Las placas de circuito impreso (PCB) son un componente esencial en la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos. Sirven de base para las conexiones electrónicas y se encargan de dirigir las señales eléctricas entre los distintos componentes de un circuito. Las placas de circuito impreso han experimentado cambios significativos desde sus inicios, y su evolución ha reflejado fielmente los avances tecnológicos.

Los primeros días

El origen de los PCB se remonta a finales del siglo XIX, cuando se utilizaban de forma rudimentaria para las centrales telefónicas. Estos primeros PCB se conocían como "cables impresos" y se creaban uniendo finos hilos metálicos a un tablero de madera. Esta forma primitiva de PCB se utilizaba para conectar centralitas telefónicas y reducir la necesidad de recableado manual.

A principios del siglo XX, los científicos empezaron a experimentar con el uso de finas láminas de cobre sobre bases planas para crear circuitos eléctricos. Esto llevó a la invención de cables "impresos" en placas planas hechas a mano, lo que también redujo el tamaño y la complejidad de los dispositivos electrónicos. Estas primeras placas de circuito impreso se utilizaron principalmente en equipos militares y radios durante la Segunda Guerra Mundial.

La llegada de la producción en serie

La primera placa de circuito impreso producida en serie y con éxito comercial fue desarrollada en 1942 por Paul Eisler, un inventor austriaco. Su innovador diseño, que utilizaba tinta conductora sobre una placa de baquelita, marcó el inicio de la tecnología moderna de placas de circuito impreso. Su creación se utilizó inicialmente en la industria de la radio, pero su uso se extendió rápidamente a otros dispositivos electrónicos.

La introducción de los transistores en los años 50 revolucionó la industria electrónica. Este desarrollo dio lugar a dispositivos más pequeños y eficientes, y las placas de circuito impreso desempeñaron un papel crucial en su producción. Los primeros diseños de PCB utilizaban conexiones punto a punto, lo que limitaba la complejidad y el tamaño de los circuitos. Sin embargo, con la introducción de los transistores, los fabricantes pudieron añadir más componentes a una placa de circuito impreso, lo que llevó a la creación de dispositivos electrónicos más avanzados.

El auge de los circuitos integrados

A finales de la década de 1950, los científicos desarrollaron el primer circuito integrado (CI), que supuso un importante avance en la evolución de las placas de circuito impreso. Los circuitos integrados permitieron miniaturizar los componentes electrónicos, haciendo que los dispositivos fueran más pequeños, rápidos y eficientes. Esta tecnología allanó el camino para que las placas de circuito impreso se convirtieran en parte integrante de los dispositivos electrónicos, desde televisores y radios hasta ordenadores y teléfonos móviles.

A medida que los dispositivos electrónicos se hacían más complejos y aumentaba la demanda de aparatos más pequeños y eficientes, las placas de circuito impreso siguieron evolucionando. En la década de 1960 se introdujo el método de ensamblaje de componentes en una placa de circuito impreso mediante orificios pasantes, que permitía utilizar circuitos más grandes y complejos. Este método consistía en taladrar agujeros en la placa e insertar los cables de los componentes a través de ellos antes de soldarlos en su lugar.

El auge de la tecnología de montaje superficial (SMT)

En la década de 1980 se introdujo la tecnología de montaje superficial (SMT), que supuso otro cambio significativo en la fabricación de placas de circuito impreso. La SMT consiste en fijar los componentes directamente sobre la superficie de una placa de circuito impreso, eliminando la necesidad de taladrar agujeros. Este método aumentó la complejidad y densidad de los circuitos electrónicos, haciendo que los dispositivos fueran aún más pequeños y potentes.

El SMT también permitió el uso de procesos de montaje automatizados, reduciendo el coste y el tiempo necesarios para producir placas de circuito impreso. Esto dio lugar a la producción en masa de dispositivos electrónicos, haciéndolos más accesibles y asequibles para la población en general.

La evolución continúa

La evolución de las placas de circuito impreso es constante, y periódicamente se introducen nuevos avances e innovaciones. Hoy en día, los fabricantes utilizan técnicas avanzadas, como los PCB multicapa y los PCB flexibles, para mejorar aún más el rendimiento y las capacidades de los dispositivos electrónicos.

Las placas de circuito impreso multicapa tienen varias capas de circuitos, lo que permite crear circuitos más complejos sin aumentar el tamaño de la placa. Esta tecnología se utiliza en dispositivos como ordenadores y smartphones, donde el espacio es limitado, pero la funcionalidad es crucial.

Las placas de circuito impreso flexibles, como su nombre indica, pueden doblarse o retorcerse sin dañar los circuitos. Esta tecnología ha permitido crear dispositivos como smartphones plegables y tecnología para llevar puesta, donde las PCB rígidas no serían adecuadas.

Además de estos avances, también ha habido un impulso hacia una producción de PCB más respetuosa con el medio ambiente. Se utilizan materiales sin plomo ni halógenos y se desarrollan métodos de reciclado para reducir el impacto de los residuos electrónicos en el medio ambiente.

Comprender las exigencias específicas relativas a los varistores en Montaje de PCB (PCBA) es esencial. He aquí un desglose de lo que Diseño de PCBA demandas de los varistores:

Temperatura de funcionamiento/almacenamiento:

Mantenga la temperatura de trabajo del circuito dentro del rango especificado en las especificaciones del producto. Después de montaje, almacene el circuito dentro del rango de temperatura especificado del producto cuando no esté operativo. Evite utilizar temperaturas superiores a la temperatura máxima de funcionamiento especificada.

Tensión de funcionamiento:

Mantenga la tensión aplicada a través de los terminales del varistor por debajo de la tensión máxima admisible. Un uso incorrecto podría provocar fallos en el producto, cortocircuitos o posibles problemas de calentamiento. Aunque la tensión de uso debe ser inferior a la tensión nominal, en casos de tensión continua de alta frecuencia o de impulsos, evalúe detenidamente la fiabilidad del varistor.

Calefacción por componentes:

Asegúrese de que la temperatura de la superficie del varistor se mantiene por debajo de la temperatura de funcionamiento máxima especificada (teniendo en cuenta la elevación de temperatura causada por el autocalentamiento del componente), tal como se indica en las especificaciones del producto. Confirme la elevación de la temperatura del varistor debida a las condiciones del circuito en el estado operativo real del equipo.

Zonas de uso restringido:

  • Los varistores no deben utilizarse en los siguientes entornos:
  • Lugares con agua o agua salada.
  • Zonas propensas a la condensación.
  • Lugares con gases corrosivos (como sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, amoníaco, etc.).
  • Condiciones en las que la vibración o el choque superan el rango especificado en las especificaciones del producto.

Selección de PCB:

El rendimiento de las placas de circuitos de óxido de aluminio puede deteriorarse debido al choque térmico (ciclos de temperatura). Es crucial confirmar si la placa de circuito afecta a la calidad del producto durante su uso.

Ajuste del tamaño de la almohadilla:

Un mayor volumen de soldadura aumenta la presión sobre el varistor, lo que provoca problemas de calidad como grietas superficiales. Por lo tanto, al diseñar la almohadilla de soldadura en la placa de circuito, deben establecerse formas y tamaños adecuados en función del volumen de soldadura. Mantenga un tamaño igual para las almohadillas de soldadura. Los volúmenes de soldadura desiguales en las almohadillas izquierda y derecha pueden retrasar la solidificación en el lado con más soldadura, lo que provocaría grietas inducidas por la tensión en el otro lado durante el enfriamiento de la soldadura.

Configuración de componentes:

Instalación de varistores en PCBA o someter las placas de circuito a flexiones durante el funcionamiento puede provocar fracturas en los varistores. Por lo tanto, al configurar los componentes debe tenerse en cuenta la resistencia a la flexión de la placa de circuito y evitar aplicar una presión excesiva.

In the daily production process, meticulous attention to various production details is crucial to ensuring superior manufacturing quality. Adhering strictly to stipulated requirements with a dedicated and responsible approach during production is fundamental for lean processing, which is pivotal for the sustenance of business growth. Below, our team at the SMT Mounting Factory in MTI PCBA has compiled a guide to key considerations during SMT assembly processes. Let’s delve into it together:

Workshop Temperature and Humidity

Maintaining optimal conditions in the production workshop is essential. For SMT workshops, the ideal temperature is 24±2℃, with humidity levels around 40±10%RH. Extreme temperatures can lead to soldering issues like tin beads or solder bubbles and stencil-related problems during printing.

Material Storage

Pre-SMT assembly, the storage conditions of materials often get overlooked. For instance, PCBs exposed to air for extended periods tend to absorb moisture, resulting in poor soldering later on. Additionally, special attention is required for the storage of BGA and IC chips, necessitating a dry environment to prevent oxidation.

Solder Paste

Solder paste, a core material in SMT assembly, primarily comprises tin powder and flux. As flux plays a significant role in the entire soldering process, selecting high-quality solder paste is crucial. Pre-use procedures like reflow and stirring of solder paste are essential details not to be overlooked.

Soldering Process

The reflow soldering process holds a critical position in SMT assembly, directly impacting soldering quality. Surface mount soldering quality is among the most critical factors. Reflow soldering considerations typically involve oven temperature, preheating, and optimum temperatures.

Post-Reflow Quality Control (QC)

Product quality represents the factory’s reputation, and soldering quality significantly influences it. Exceptional products are essential for maintaining a competitive edge in the PCBA industry. Thus, stringent control over soldering process quality is imperative, focusing on details to avoid defects like open solder joints, solder skips, or bridging.

For more information on rapid prototyping in SMT assembly, high-end PCBA manufacturing, SMT mounting pricing, and more, feel free to explore MTI PCBA  for detailed insights.

Empowering Connectivity: The Evolution of 5G CPE Technology

5G CPE, or 5G Customer Premise Equipment, is a device that connects to a 5G network and provides internet access to other devices via Wi-Fi or Ethernet. 5G CPE can offer faster and more reliable internet service than traditional routers or modems, as it can support higher bandwidth, lower latency, and wider coverage. In this article, we will share our development experience for 5G CPE, from schematic design to PCB assembly.

Diseño esquemático

The first step of our development process was to design the schematic of the 5G CPE device. The schematic is a graphical representation of the electrical connections and components of the device. The schematic shows how the power supply, the 5G module, the Wi-Fi module, the Ethernet module, the antenna, and other parts are connected and configured. The schematic also specifies the values and ratings of the resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, and other components.

To design the schematic, we used [EAGLE], a software tool that allows us to create and edit schematic diagrams easily and efficiently. EAGLE has a library of thousands of standard components that we can drag and drop into our schematic. EAGLE also has a simulation feature that allows us to test and verify our schematic before moving on to the next step.

Diseño de PCB

The second step of our development process was to design the PCB layout of the 5G CPE device. The PCB layout is a physical representation of the arrangement and placement of the components and traces on the printed circuit board. The PCB layout shows how the components are mounted on the board, how the traces are routed between them, and how the board is shaped and sized.

To design the PCB layout, we used [KiCad], a software tool that allows us to create and edit PCB layouts easily and efficiently. KiCad has a feature that allows us to import our schematic from EAGLE and automatically generate a PCB layout based on it. KiCad also has a 3D viewer that allows us to see how our PCB layout looks like in real life.

Montaje de PCB

The third and final step of our development process was to assemble the PCB of the 5G CPE device. The PCB assembly is the process of soldering the components onto the printed circuit board according to the PCB layout. The PCB assembly requires precision and accuracy, as any mistake or defect can affect the performance or functionality of the device.

To assemble the PCB, we used [JLCPCB], a professional PCB manufacturer that offers high-quality PCB assembly services at low prices. JLCPCB has a feature that allows us to upload our PCB layout file and order our PCBs online. JLCPCB also has a large inventory of standard components that we can choose from for our PCB assembly. JLCPCB can deliver our assembled PCBs within a few days.

We have successfully developed 5G CPE from schematic design to PCB assembly using various software tools and services. We have learned a lot from this project, and we are proud of our achievement. We hope that our development experience can inspire and help others who are interested in creating their own 5G CPE devices. If you have any questions or feedback, please feel free to contact us. Thank you for reading.

 

Wire Harness vs. Cable Assembly: Understanding the Differences

What is a Wire Harness?

A wire harness is a collection of wires or cables that are wrapped or bound together by an external material, such as PVC, rubber, or nylon. The purpose of a wire harness is to keep the wires or cables neat and tidy, and to facilitate their installation and maintenance. A wire harness does not provide much protection for the wires or cables inside, as they are usually already insulated by their own sheaths. A wire harness is mainly used for organizing wires or cables that are located in a relatively safe and stable environment, such as inside a computer case, a car dashboard, or a home appliance.

 

Advantages of Wire Harnesses

  • Reliability: Wire harnesses ensure consistent and reliable electrical connections, reducing the risk of short circuits or loose connections.
  • Simplified Installation: They simplify installation processes by eliminating the need to connect individual wires one by one.
  • Improved Maintenance: Labeling and organization make it easier to identify and replace faulty components when necessary.
  • Space Efficiency: Wire harnesses help manage and optimize the use of space within electronic devices and systems.

What is a Cable Assembly?

A cable assembly is a group of wires or cables that are enclosed by a single protective covering, such as thermoplastic, vinyl, or metal. The purpose of a cable assembly is to shield the wires or cables from external factors, such as heat, moisture, abrasion, vibration, chemicals, or electromagnetic interference. A cable assembly is designed to withstand harsh and demanding conditions, such as in industrial machinery, outdoor equipment, or aerospace application

Wire harnesses and cable assemblies are two different solutions for organizing and protecting electrical components. Wire harnesses are low-cost and easy-to-install bundles of wires or cables that are wrapped or bound together by an external material. Cable assemblies are high-protection and high-performance groups of wires or cables that are enclosed by a single protective covering. The choice between wire harnesses and cable assemblies depends on the environment, the performance, the space, and the budget of the application. For more information on wire harnesses and cable assemblies, please contract MTI now !

 

 

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry’s standard dummy text ever since the 1500s