La guía de terminología de PCB más completa de 2023: el conocimiento esencial que se estaba perdiendo

Introducción

¿Alguna vez ha mirado una placa de circuito impreso (PCB) y se ha preguntado acerca de la intrincada red de líneas, agujeros y componentes? ¿Qué significan todos estos términos como "vía", "rastro", "máscara de soldadura"? ¿Cómo contribuyen a la compleja sinfonía que es un dispositivo electrónico en funcionamiento? Comprender la terminología utilizada en el diseño y fabricación de PCB puede parecer como aprender un nuevo idioma. Pero no te preocupes, lo tenemos cubierto.

En esta guía completa, nos adentraremos en el mundo de Terminología de PCB. Exploraremos todo, desde términos de diseño básicos hasta jerga de fabricación avanzada. Ya sea que sea un aficionado que recién comienza o un ingeniero experimentado que busca un repaso, este artículo le servirá como recurso de referencia para todo lo relacionado con PCB.

Así que abróchese el cinturón y prepárese para sumergirse profundamente en el fascinante mundo de la terminología de PCB. ¡Estás a punto de dominar el lenguaje de la electrónica!

Terminología de diseño de PCB

Términos básicos de diseño

• Esquemático: Un esquema es un diagrama que representa los elementos de un sistema utilizando símbolos gráficos abstractos en lugar de imágenes realistas. Sirve como un plano del circuito, mostrando cómo se conectan los componentes entre sí, pero no necesariamente cómo se distribuirán físicamente en la PCB.
• Disposición: El diseño de una PCB se refiere a la disposición de los componentes y el enrutamiento de las conexiones eléctricas entre ellos en la placa física. Es un paso crucial en el diseño de PCB, ya que afecta directamente el rendimiento y la funcionalidad del producto final.
• Huella: En el diseño de PCB, una huella es la disposición y las dimensiones de las almohadillas utilizadas para montar un componente en la placa. Es un aspecto crucial en la selección y colocación de componentes, ya que la huella debe coincidir con las dimensiones físicas y la configuración de pines del componente. Las huellas incorrectas pueden provocar problemas de ensamblaje y mal funcionamiento del circuito.
• A través de: En el diseño de PCB, una vía es un pequeño orificio que se perfora en la placa y permite la conexión eléctrica entre diferentes capas de la PCB. Las vías desempeñan un papel crucial en las PCB multicapa, ya que permiten un enrutamiento y una conectividad complejos.
• Rastro: Una traza es un camino continuo de cobre en una PCB que conecta eléctricamente diferentes componentes. El ancho y la longitud de las pistas pueden afectar significativamente el rendimiento del circuito, afectando la integridad de la señal, la entrega de energía y la gestión térmica.
• Almohadilla: Una almohadilla es una pequeña área de cobre en una PCB donde el pin de un componente realiza una conexión eléctrica.
• Serigrafía: La serigrafía de una PCB contiene texto y símbolos legibles por humanos que proporcionan información sobre la placa y sus componentes.

Términos de diseño avanzados

• Plano terrestre: Un plano de tierra es una gran área de cobre en una PCB que está conectada a la tierra de la fuente de alimentación.
• Avión de poder: Similar a un plano de tierra, un plano de potencia es una gran área de cobre en una PCB que está conectada al voltaje de la fuente de alimentación.
• Integridad de la señal: La integridad de la señal se refiere a la calidad de una señal eléctrica.
• Compatibilidad electromagnética (CEM): EMC es la capacidad de un sistema electrónico para funcionar correctamente en su entorno electromagnético sin introducir perturbaciones electromagnéticas intolerables en nada en ese entorno.
• Interferencia electromagnética (EMI): EMI es una perturbación que afecta un circuito eléctrico debido a la inducción electromagnética o a la radiación electromagnética emitida por una fuente externa.
• Impedancia controlada: La impedancia controlada es la impedancia característica de una línea de transmisión formada por trazas de PCB.
• Diseño de alta velocidad: El diseño de alta velocidad se refiere al diseño de circuitos donde se deben considerar los efectos de la integridad de la señal debido a las altas frecuencias de la señal o los rápidos tiempos de conmutación involucrados.
• Anillo anular: El anillo anular es el área de la almohadilla de cobre alrededor de un orificio perforado y terminado en una PCB.
• Vía ciega: Una vía ciega es una vía que conecta una capa exterior con una o más capas interiores pero no atraviesa todo el tablero.
• Enterrado vía: Una vía enterrada es una vía que conecta dos o más capas internas y no tiene conexiones con las capas externas.
• Peso del cobre: El peso del cobre se refiere al espesor de la capa de cobre en la PCB.
• Diafonía: La diafonía es una forma de interferencia causada por los campos eléctricos o magnéticos de una señal que afectan a una señal cercana.
• Área de exclusión: Un área de exclusión es un área definida en la PCB donde no se colocan componentes ni trazas.
• Lista de redes: Una netlist es una lista de todas las conexiones eléctricas de un circuito.
• Alivio Térmico: El alivio térmico es un patrón que se utiliza para conectar una almohadilla a un vertido de cobre de una manera que restringe el flujo de calor.
• desecho: El tombstoning es un defecto en el ensamblaje de montaje en superficie donde un componente se levanta verticalmente.
• Girar y arquear: Torsión y arqueamiento se refiere a la deformación de una PCB, donde no es perfectamente plana.
• Expansión del eje Z: La expansión del eje Z es el cambio de espesor de una PCB debido a cambios de temperatura.

Términos del software de diseño

• EDA (Automatización de Diseño Electrónico): EDA es una categoría de herramientas de software para diseñar sistemas electrónicos como placas de circuito impreso y circuitos integrados.
• DRC (verificación de reglas de diseño): DRC es un proceso en el que una herramienta de software verifica el diseño de una PCB para garantizar que cumpla con las reglas de diseño para el ancho mínimo de traza, el espacio mínimo entre trazas, etc.
• CAD (Diseño asistido por computadora): CAD es el uso de computadoras para ayudar en la creación, modificación, análisis u optimización de un diseño.
• DFM (Diseño para la fabricabilidad): DFM es una metodología de diseño que se enfoca en simplificar el proceso de fabricación para reducir los costos de producción y aumentar la calidad del producto.
• ERC (verificación de reglas eléctricas): ERC es un proceso en el que una herramienta de software verifica un esquema en busca de errores como pines desconectados o conexiones de alimentación incorrectas.
• Archivos Gerber: Los archivos Gerber son un formato de archivo estándar utilizado en la fabricación de PCB. Contienen información sobre las capas de cobre, máscara de soldadura, serigrafía y taladros.
• BOM (lista de materiales): Una lista de materiales es una lista de todos los componentes utilizados en el diseño de una PCB. Por lo general, incluye información como los designadores de componentes, números de piezas, cantidades y descripciones.

Términos de diseño para fabricación (DFM)

• Máscara para soldar: La máscara de soldadura es una capa protectora que se aplica a la placa desnuda para evitar puentes de soldadura entre almohadillas muy espaciadas y para proteger el cobre de la corrosión.
• Pasta de soldadura: La pasta de soldadura es una mezcla de pequeñas partículas de soldadura y fundente que se utiliza en el proceso de ensamblaje para soldar componentes de montaje superficial a la PCB.
• Seleccionar y colocar archivo: La máquina de ensamblaje utiliza una lima de selección y colocación para determinar la posición y orientación correctas de cada componente en el tablero.
• Panelización: La panelización es una técnica utilizada en la fabricación de PCB en la que se fabrican varias placas como una sola unidad para mejorar la eficiencia de fabricación.
• Puntos de prueba: Los puntos de prueba son ubicaciones específicas en una PCB a las que se puede acceder fácilmente para realizar pruebas. Por lo general, están marcados en la serigrafía y conectados a señales importantes o rieles eléctricos.

Terminología de componentes de PCB

Componentes básicos

• Resistencia (R): Una resistencia es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que implementa resistencia eléctrica como elemento de circuito. Se utiliza para limitar la corriente, dividir el voltaje y, en algunos casos, generar calor.
• Condensador (C): Un condensador es un componente electrónico pasivo de dos terminales que almacena energía eléctrica en un campo eléctrico. Se puede utilizar para diversos fines, como suavizado, filtrado y almacenamiento de energía.
• Inductor (L): Un inductor, también llamado bobina o reactor, es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que almacena energía en un campo magnético cuando la corriente eléctrica fluye a través de él.
• Diodo (D): Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que conduce corriente principalmente en una dirección.
• Transistor (Q): Un transistor es un dispositivo semiconductor que se utiliza para amplificar o conmutar señales electrónicas y energía eléctrica.

Componentes avanzados

• Circuito integrado (CI): Un circuito integrado o circuito integrado monolítico es un conjunto de circuitos electrónicos en una pequeña pieza plana de material semiconductor, generalmente silicio.
• Microcontrolador (U): Un microcontrolador es una pequeña computadora en un único circuito integrado que contiene un núcleo de procesador, memoria y periféricos de entrada/salida programables.
• Amplificador operacional (Op-Amp, U): Un amplificador operacional es un amplificador de voltaje de alta ganancia con una entrada diferencial y, generalmente, una salida de un solo extremo.
• Convertidor digital a analógico (DAC, U): Un DAC es un sistema que convierte una señal digital en una señal analógica.
• Convertidor analógico a digital (ADC, U): Un ADC es un sistema que convierte una señal analógica, como un sonido captado por un micrófono o una luz que ingresa a una cámara digital, en una señal digital.
• Oscilador de cristal (Y): Un oscilador de cristal es un circuito oscilador electrónico que utiliza la resonancia mecánica de un cristal vibrante de material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una frecuencia precisa.
• Diodo emisor de luz (LED, D): Un LED es una fuente de luz semiconductora que emite luz cuando la corriente fluye a través de él.
• Fusible (F): Un fusible es un dispositivo de seguridad que consiste en una tira de cable que se funde y rompe un circuito eléctrico si la corriente excede un nivel seguro.
• Cambiar (S): Un interruptor es un componente que puede “abrir” o “romper” un circuito eléctrico, interrumpiendo la corriente o desviándola de un conductor a otro.
• Conector (J): Un conector es un dispositivo que permite acoplar un conductor eléctrico a un puerto para que las señales eléctricas puedan fluir desde el conductor al dispositivo.
• Relé (K): Un relé es un interruptor accionado eléctricamente. Consiste en un conjunto de terminales de entrada para una o múltiples señales de control y un conjunto de terminales de contacto operativo.
• Potenciómetro (P): Un potenciómetro es una resistencia de tres terminales con un contacto deslizante o giratorio que forma un divisor de voltaje ajustable.

Componentes adicionales

• Batería (BT): Una batería es un dispositivo que consta de una o más celdas electroquímicas con conexiones externas para alimentar dispositivos eléctricos.
• Altavoz (SP): Un altavoz es un transductor electroacústico que convierte una señal de audio eléctrica en un sonido correspondiente.
• Micrófono (M): Un micrófono es un dispositivo que captura audio convirtiendo ondas sonoras en una señal eléctrica.
• Motor (M): Un motor es una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica.
• Pantalla (DS): Una pantalla es un dispositivo de salida para la presentación de información en forma visual o táctil.
• Termistor (TH): Un termistor es un tipo de resistencia cuya resistencia depende de la temperatura.
• Fotodiodo (PD):

Un fotodiodo es un dispositivo semiconductor que convierte la luz en corriente eléctrica.

• Fototransistor (Q): Un fototransistor es un dispositivo semiconductor que se utiliza para detectar luz y convertirla en una señal eléctrica.
• Regulador de voltaje (VR): Un regulador de voltaje es un sistema diseñado para mantener automáticamente un nivel de voltaje constante.
• Módulo de radiofrecuencia (RF): Un módulo de RF es un pequeño dispositivo electrónico que se utiliza para transmitir y/o recibir señales de radio entre dos dispositivos.
• Chip de memoria (U): Un chip de memoria es un medio de almacenamiento de datos electrónicos que utiliza tecnología de circuito integrado para almacenar información.
• Generador de reloj (CLK): Un generador de reloj es un circuito que produce una señal de sincronización para usar en la sincronización del funcionamiento de un circuito.

Terminología de diseño de PCB

Términos básicos de diseño

• Esquema del tablero: El contorno de la placa define el tamaño físico y la forma de la PCB. Es lo primero que se define al iniciar un nuevo diseño y determina el espacio disponible para la colocación y el enrutamiento de los componentes.
• Colocación de componentes: La ubicación de los componentes se refiere a la ubicación de los componentes en el diseño de la PCB. La ubicación adecuada de los componentes puede tener un impacto significativo en el rendimiento del producto final, ya que afecta la integridad de la señal, la distribución de energía, la gestión térmica y la capacidad de fabricación.
• Vertido de cobre: El vertido de cobre se refiere a la práctica de llenar el espacio no utilizado en una PCB con cobre que está conectado a una capa de suministro de energía, generalmente a tierra. Esta técnica se utiliza a menudo para reducir la interferencia electromagnética proporcionando un escudo contra fuentes de ruido externas. Además, el vertido de cobre puede ayudar a mejorar la disipación del calor, ya que el cobre es un excelente conductor del calor. Esto puede resultar especialmente beneficioso en diseños de alta potencia donde la gestión del calor es una preocupación fundamental.
• Autorización: La distancia libre se refiere a la distancia mínima requerida entre diferentes objetos eléctricos en la PCB para evitar cortocircuitos e interferencias eléctricas.

Términos de diseño avanzado

• BGA (matriz de rejilla de bolas): BGA es un tipo de embalaje de montaje superficial utilizado para circuitos integrados. Proporciona más pines de interconexión de los que se pueden colocar en un paquete plano o en línea dual.
• QFN (cuadrángulo plano sin cables): QFN es un paquete de plástico de montaje en superficie plano, cuadrado o rectangular con una gran cantidad de cables en los cuatro lados.
• Par diferencial: Un par diferencial es un par de trazas que transportan una señal diferencial. Se enrutan muy juntos para mantener la misma impedancia y calidad de señal.
• A través de costura: La costura vía es la práctica de utilizar múltiples vías para conectar dos planos. Esta técnica puede ayudar a reducir el ruido y mejorar el rendimiento térmico.
• Coincidencia de longitud: La coincidencia de longitud es una técnica utilizada en diseños de alta velocidad para garantizar que las señales críticas lleguen a su destino al mismo tiempo.
• Condensadores de desacoplamiento: Los condensadores de desacoplamiento se utilizan en circuitos electrónicos para evitar el acoplamiento no deseado de una parte de un circuito a otra.
• Plano de señal: Los planos de señal son capas de una PCB multicapa que se dedican a transportar trazas de señal.

Terminología de fabricación de PCB

Términos básicos de fabricación

• sustrato: El sustrato, a menudo hecho de FR4, es el material aislante que proporciona la rigidez mecánica de la PCB. Sirve como base sobre la cual se agregan todas las demás capas (cobre, máscara de soldadura, serigrafía).
• Revestido de cobre: El revestimiento de cobre se refiere al sustrato que ha sido recubierto con una fina capa de cobre, que luego se elimina para formar las pistas y las almohadillas. El cobre proporciona las vías conductoras del circuito.
• Grabando: El grabado es el proceso de utilizar productos químicos para eliminar el cobre no deseado de la PCB, dejando solo los rastros y almohadillas deseados.
• Perforación: La perforación es el proceso de crear orificios en la PCB para los cables o vías de los componentes.
• Enchapado: El enchapado es el proceso de agregar una capa de cobre a los orificios perforados para crear conexiones eléctricas entre capas.

Términos de fabricación avanzada

• Acabado de la superficie: El acabado superficial se aplica a las almohadillas de cobre expuestas para evitar la oxidación y proporcionar una superficie soldable para el ensamblaje de componentes.
• Máscara para soldar: En el proceso de fabricación, una máscara de soldadura es una capa protectora que se aplica a la placa desnuda. Su función principal es evitar puentes de soldadura entre almohadillas muy espaciadas durante el proceso de soldadura, lo que puede provocar cortocircuitos. También protege el cobre de la oxidación y el daño ambiental.
• Serigrafía: En la fabricación de PCB, la serigrafía se utiliza para imprimir indicadores de referencia, como designadores de componentes, configuraciones de interruptores, puntos de prueba y otras indicaciones útiles para ensamblar, probar y dar servicio a la placa de circuito.
• Laminación: La laminación es el proceso de unir múltiples capas de material mediante calor y presión.
• PCB multicapa: Una PCB multicapa es una PCB que tiene más de dos capas de trazas de cobre.
• Panelización: La panelización es una técnica utilizada en la fabricación de PCB en la que se fabrican varias placas como una sola unidad para mejorar la eficiencia de fabricación.
• PTH (orificio pasante chapado): PTH es un orificio en una PCB que ha sido recubierto con cobre para crear una conexión eléctrica entre diferentes capas de la placa.
• NPTH (orificio pasante no recubierto): NPTH es un orificio en una PCB que no está recubierta de cobre. Estos orificios se utilizan normalmente para montaje o alineación mecánica.
• HASL (Nivelación de soldadura por aire caliente): HASL es un tipo de acabado superficial que implica recubrir la PCB con soldadura fundida y luego usar aire caliente para nivelar y alisar la soldadura.
• ENIG (Oro por inmersión en níquel no electrolítico): ENIG es un tipo de acabado superficial que consiste en depositar una fina capa de níquel sobre la PCB, seguida de una fina capa de oro.
• OSP (Conservantes Orgánicos de Soldabilidad): OSP es un tipo de acabado superficial que implica la aplicación de una fina capa de material orgánico sobre el cobre expuesto para evitar la oxidación.
• FCT (Prueba funcional): FCT es un tipo de prueba de PCB que verifica el correcto funcionamiento de la PCB.
• FPT (Prueba de sonda voladora): FPT es un tipo de prueba de PCB que utiliza sondas móviles para probar el rendimiento eléctrico de la PCB.
• AXI (Inspección automatizada por rayos X): AXI es una tecnología utilizada para inspeccionar las características ocultas de objetos o productos objetivo con rayos X.
• TIC (Prueba en circuito): Las TIC son un tipo de prueba que verifica la funcionalidad de la PCB aplicando señales a la placa y midiendo su respuesta.
• AOI (Inspección óptica automatizada): AOI es un proceso de inspección visual que utiliza una cámara para escanear la PCB en busca de defectos de fabricación.

Terminología de materiales de PCB

Materiales de sustrato

• FR4 (Retardante de llama 4): FR4 es el material de sustrato estándar utilizado en PCB. Es un tipo de material laminado epoxi reforzado con vidrio, conocido por su bajo costo, buenas propiedades eléctricas y excelente resistencia mecánica.
• CEM (Material Compuesto de Epoxi): CEM es un tipo de material de PCB que se utiliza habitualmente debido a su bajo coste. CEM1 y CEM3 son los tipos más comunes.
• Materiales de alta frecuencia: Los materiales de alta frecuencia son sustratos de PCB especializados diseñados para funcionar bien en altas frecuencias y en diseños de alta velocidad. Ofrecen una menor pérdida de señal y un mejor rendimiento en entornos de RF/microondas en comparación con materiales estándar como FR4.
• Materiales Flexibles (FPC, Circuitos Impresos Flexibles): Los materiales flexibles, como la poliimida, se utilizan para fabricar PCB flexibles que pueden doblarse sin romperse.
• Aluminio (MCPCB, PCB con núcleo metálico): El aluminio se utiliza a menudo como sustrato para luces LED de alta potencia o productos electrónicos de potencia, donde la disipación de calor es una preocupación importante.

Materiales conductores

• Cobre: El cobre es el material principal utilizado para crear pistas, almohadillas y planos en una PCB debido a su excelente conductividad eléctrica.
• Tinta conductora: La tinta conductiva es un tipo de tinta que puede conducir electricidad y se utiliza en una variedad de aplicaciones, incluidas las PCB.
• Soldadura libre de plomo: La soldadura sin plomo es un tipo de soldadura que no contiene plomo, lo que la hace más respetuosa con el medio ambiente que la soldadura tradicional.

Materiales protectores y aislantes

• Máscara para soldar: Como material, la máscara de soldadura es una capa de polímero aislante que generalmente se aplica a las capas externas de la PCB. Proporciona aislamiento, protege los componentes y las pistas de la placa y evita que el estaño se propague y se produzcan cortocircuitos durante la soldadura.
• Serigrafía: La serigrafía, en términos de materiales, se refiere a la capa de rastros de tinta utilizada para identificar componentes, puntos de prueba, partes del tablero, símbolos de advertencia, logotipos y marcas relevantes para el tablero.
• Materiales de interfaz térmica (TIM): Los TIM son materiales que se utilizan para mejorar la transferencia de calor desde los componentes electrónicos a los disipadores de calor.

Materiales especializados

• preimpregnado: El preimpregnado es un tipo de material utilizado en la fabricación de PCB multicapa. Es una fibra de vidrio impregnada de resina que está parcialmente curada.
• Centro: En el contexto de los PCB multicapa, un núcleo es una capa de material rígido, generalmente FR4, que está completamente curado y laminado con cobre.
• Material de Rogers: El material Rogers es un tipo de material de alta frecuencia conocido por su baja pérdida dieléctrica, lo que lo hace adecuado para diseños de alta velocidad.
• PTFE (politetrafluoroetileno): El PTFE es un material de alta frecuencia conocido por su baja constante dieléctrica y baja pérdida de señal.

Conclusión

En conclusión, comprender la terminología de PCB es crucial para cualquier persona involucrada en la electrónica, ya sea un aficionado, un ingeniero profesional o incluso un entusiasta. Con esta guía completa, esperamos haber arrojado luz sobre los términos y conceptos más importantes en este campo. Desde el diseño hasta la fabricación, cada término tiene su peso y contribuye a la intrincada danza que constituye una PCB en funcionamiento.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la diferencia entre vía y traza en el diseño de PCB? Una vía es un pequeño orificio que se perfora en la placa y permite la conexión eléctrica entre diferentes capas de la PCB. Una traza, por otro lado, es un camino continuo de cobre en una PCB que conecta eléctricamente diferentes componentes.
2. ¿Cuál es el papel de la máscara de soldadura en la fabricación de PCB? La máscara de soldadura es una capa protectora que se aplica a la placa desnuda para evitar puentes de soldadura entre almohadillas muy espaciadas y para proteger el cobre de la corrosión.
3. ¿Qué significa "panelización" en el contexto de la fabricación de PCB? La panelización es una técnica utilizada en la fabricación de PCB en la que se fabrican varias placas como una sola unidad para mejorar la eficiencia de fabricación.
4. ¿Cuál es la importancia del "peso de cobre" en el diseño de PCB? El peso del cobre se refiere al grosor de la capa de cobre de la PCB. Es un factor importante para determinar la capacidad de carga de corriente y las características térmicas de la placa.
5. ¿Qué es una 'netlist' en el diseño de PCB? Una netlist es una lista de todas las conexiones eléctricas de un circuito. Es una parte crucial del proceso de diseño, ya que garantiza que todos los componentes estén conectados correctamente.