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Fabricación de Circuitos Impresos

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En Intesc, nos sentimos muy felices de anunciar nuestra alianza con una de las empresas de mayor crecimiento a nivel mundial en fabricación de circuitos impresos: PCBWay.

Esta unión, además de posicionarnos como una empresa líder de calidad mundial en diseño de sistemas embebidos, nos permitirá ofrecer un servicio de fabricación de circuitos impresos (PCB) de costo accesible y calidad profesional que beneficiará a todos los sectores que requieran diseño, fabricación y ensamble de tarjetas de circuito impreso.

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A continuación dejamos una serie de conceptos que toda empresa que diseñe Hardware debe conocer.

Número de Capas
Forma
Mascarilla
Panelizado
Acabado
Fiducials
Gold Fingers
Número de Capas

El concepto más importante en el diseño de los circuitos impresos, directamente relacionado con el costo de fabricación, es el número de capas de cobre.

A nivel prototipo, es decir, circuitos impresos fabricados con un CNC o métodos más clásicos como el retirado de cobre con ácido, lo más común es utilizar una capa, usualmente la capa inferior. Y lo más común es utilizar una capa de cobre, usualmente la cara inferior de la tarjeta.

El problema de diseñar un circuito impreso utilizando sólo una capa, es que todas las pistas del circuito deben colocarse en un sólo plano y lograr esa tarea puede representar todo un reto de ingeniería (dependiendo de la complejidad del PCB). Otro problema más grave aún, ocurre a nivel integridad de la señal, donde el PCB no funciona como se esperaba aún cuando todo está conectado “correctamente”; por lo que no recomendamos enrutar en una sola capa.

Afortunadamente para los diseñadores, actualmente fabricar circuitos impresos de 1 o 2 capas, representa exactamente el mismo costo, por lo que recomendamos diseñar siempre a partir de 2 capas. Con este número de capas, tendrás mayor flexibilidad a la hora de conectar los componentes; y a partir de 2 capas se pueden lograr circuito impresos avanzados, como aquellos donde se requieren controles de impedancia.

Para el caso de diseño con microcontroladores, con 2 capas se puede lograr una gran relación costo/benficio. Intesc tiene muchos productos diseñados en tecnología de 2 capas, como: Miuva, Miuva PRO, Miuva 16 y diferentes módulos de expansión. Para el caso de los FPGAs, nuestros productos son diseñados a partir de 4 caras; y para circuitos que integran memorias de tecnología DDR, se utilizan 6 capas. Estas tecnologías de diseño, también serían nuestra recomendación para el lector.

La cantidad de capas de una tarjeta dependerá de la relación costo/beneficio y de requisitos de diseño tales como el control de impedancia (estrechamente relacionado con la integridad de señal), control de longitud de pistas, tipo de encapsulado de los circuitos integrados a utilizar, distribución de energía y control de ruido, disipación de calor, separación de etapas (analogica, digital, de control, de potencia), etc.

En resumen, una tarjeta de circuito impreso diseñada en 2 capas no tiene repercusión en costo, pero arriba de este número el costo se incrementa considerablemente. Sin embargo, se debe hacer un análisis sobre el costo/beneficio y funcionalidad. En Intesc trabajamos bajo la filosofía de nunca comprometer la funcionalidad.

Forma

Hace años, era muy común que los PCBs tuvieran una forma estándar rectangular y en caso de requerir una forma diferente, el costo se podía incrementar considerablemente. A medida que la tecnología ha evolucionado, se han alcanzado nuevos estándares de fabricación, esta característica limitante, ha desaparecido casi en su totalidad. Si bien, las formas complejas pueden incrementar el costo, las formas básicas que incluyen formas redondas o poligonales ya no suelen representar un problema y el costo suele mantenerse bajo.

Mascarilla

La “pintura” que recubre al circuito impreso se conoce como Mascarilla Antisoldante. Al tener ciertas propiedades dieléctricas y mecánicas, ésta cumple diferentes funciones: aísla las pistas del circuito impreso de cualquier agente externo, protege contra la oxidación y protege durante el proceso de soldadura por reflujo o aire caliente. Como podrás darte cuenta, no es una pintura cualquiera y su función no es estética, aunque al final, contribuye a mejorar la presentación y calidad del acabado en los circuitos impresos.

Al igual que la forma en el PCB, hace algunos años todos los PCB estaban cubiertos por mascarilla antisoldante verde o amarilla; y sólo se encontraban algunos colores “exóticos”, en ciertos circuitos impresos como las tarjetas madre de las computadoras personales. Al momento de cotizar circuitos con los fabricantes, seleccionar un color diferente al verde era sinónimo de incrementar el costo. Sin embargo, hoy en día se puede seleccionar diferentes colores sin que el precio de fabricación se vea afectado.

Los colores más comunes son:

  • Rojo
  • Amarillo
  • Verde
  • Azul
  • Negro
  • Blanco

Y algunos colores no tan comunes, que aún incrementan el costo son:

  • Morado
  • Verde mate
  • Negro mate
Panelizado

El panelizado tipo Tab Route es uno de los más comunes y se caracteriza por que los PCBs son separados del marco utilizando un router y sólo se sujetan al mismo en pequeñas áreas perforadas para facilitar su separación.

La principal ventaja que ofrece este tipo de panelizado, es que los PCBs tienen un tamaño preciso, de acuerdo al diseño (menos la tolerancia del fabricante). La principal desventaja, es que la separación puede ser difícil y deja residuos en el borde.

Panelizado V Cut. Este tipo de panelizado consiste en cortar el contorno de cada PCB utilizando una herramienta en angulo, creando una forma en V entre cada PCB o entre el PCB y el marco.

A nivel diseño, este acabado tiene la ventaja de que no existe separación entre cada PCB, estando uno junto al otro, por lo que al diseñar, basta con colocar cada PCB uno junto al otro e indicar que se requiere dicho panelizado. A nivel manufactura, la ventaja radica en la separación de cada uno de los PCBs, basta con doblarlos y se separarán con facilidad. La principal desventaja es que se pierde el control en el tamaño del PCB, ya que la herramienta en V deja un borde y la precisión de la separación depende del equipo utilizado por el fabricante.

Acabado

El Acabado se refiere al material conductor que recubre a los Pads expuestos, es decir, que no están cubiertos por la mascarilla antisoldante. Dependiendo de las aplicaciones y el presupuesto, se puede elegir entre diferentes tipos. Los 3 más comunes son:

  • HASL. Suele ser el más común y básicamente es Estaño con Plomo. “HASL” significa: grado de soldadura con aire caliente.
  • Lead Free HASL. Es un acabado en Estaño igual que el anterior, pero libre de Plomo.
  • ENIG. Acabado en oro que presenta una excelente adherencia a la soldadura, pero con un costo significativamente mayor que los anteriores. “ENIG” significa: niquelado químico inmerso en oro.
Fiducials

Los “Fiducials” son marcas que se colocan en el marco del panel del PCB. Estas marcas son utilizadas por los equipos Pick and Place como referencia para poder colocar los componentes. Aunque su posición es arbitraria, se suelen utilizar puntos en cada esquina del marco del panel, sin importar la forma que tenga tu PCB (El marco siempre es rectangular, aunque tu PCB sea circular).

Gold Fingers

Cuando se requiere un diseño de circuito impreso con un conector en el borde de la tarjeta, es recomendable que los contactos de dicho conector sean enchapados en oro. Las principales razones para realizarlo es proporcionar un mayor grosor a los contactos para que tengan una mayor dureza (con respecto al acabado ENIG), lo cual es ideal para el conector que pasará por ciclos de conexión y desconexión. Otra ventaja del enchapado de oro es su resistencia al calor, al aire y a la humedad haciéndolo menos propenso a la corrosión y al sulfatado.

Al momento de realizar el enchapado de oro, se requiere que los contactos a enchapar estén conectados entre sí, con el objetivo de que sean el cátodo en donde el oro sedimenta por electrodeposición. Esta conexión en común, se deberá realizar fuera de las dimensiones finales de la tarjeta. Usualmente se alargan los contactos y se conectan entre sí. En el caso de contactos cortos, estos deberán conectarse con el resto con pistas alternas. Una vez realizado el enchapado, se procede a recortar la tarjeta a su tamaño final y con esto se remueve la conexión en común entre los contactos. Adicionalmente, cuando se requiera, se puede realizar biselado en el borde del conector para facilitar la inserción y extracción de la tarjeta.

Si deseas mandar a fabricar, te invitamos a checar nuestra GUÍA DE FABRICACIÓN DE PCB , si sigues estas recomendaciones el costo de 5 a 10 piezas te saldría en $350mxn, en caso de que no tendrías que enviarnos tu archivo para hacerte una cotización personalizada.

Guía de fabricación de PCB
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