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Diferencias entre PWB y PCB: una guía rápida

Vistas: 487 Escrito por: Editor del sitio Hora de publicación: 2023-12-12 Origen: Planta

En la electrónica moderna, dos términos que se encuentran con frecuencia son PWB (Printed Wiring Board) y PCB (Printed Circuit Board). PWB es un elemento fundamental en los dispositivos electrónicos y proporciona vías para las conexiones eléctricas. Son la estructura esquelética a la que posteriormente se añaden los componentes. Mientras que PCB representa una etapa más avanzada en la tecnología de placas de circuito. Aunque los términos PWB y PCB a menudo se usan indistintamente, tienen algunas diferencias en su diseño, proceso de fabricación y aplicaciones.

Este artículo tiene como objetivo desmitificar estos dos componentes críticos de la electrónica moderna. Al explorar sus diferencias, aplicaciones e importancia, brindamos una comprensión clara que es esencial para cualquier persona involucrada en el diseño y la fabricación electrónicos.

PWB frente a PCB

¿Qué es PWB?

Una placa de cableado impreso (PWB) es un componente fundamental en el campo de la electrónica y sirve como columna vertebral de diversos dispositivos electrónicos. Básicamente, una PWB es una placa que facilita la conexión de diferentes componentes electrónicos a través de una red de vías conductoras. Estas vías, a menudo hechas de cobre, están grabadas o impresas sobre un sustrato no conductor, que suele ser un material aislante rígido o flexible.

La función principal de una PWB es proporcionar una plataforma física para el diseño de las conexiones eléctricas. No viene con componentes electrónicos premontados; en cambio, ofrece la estructura necesaria para que estos componentes se agreguen más adelante. Esta característica distingue a las PWB de sus contrapartes más complejas, las placas de circuito impreso, que ya tienen componentes electrónicos conectados.

Composición y estructura del material para PWB

La composición del material y la estructura de un tablero de cableado impreso son fundamentales en su funcionalidad y rendimiento. Una PWB comprende principalmente dos componentes esenciales: el sustrato y las vías conductoras.

El sustrato, que forma la base de una PWB, está fabricado de materiales no conductores. Los sustratos comúnmente utilizados incluyen fibra de vidrio, resina fenólica y varios tipos de plásticos. La fibra de vidrio, especialmente en forma de FR-4, es ampliamente favorecida por su durabilidad y sus efectivas propiedades de aislamiento. La resina fenólica, otra opción popular, ofrece rentabilidad y aislamiento suficiente para aplicaciones menos exigentes. Estos materiales proporcionan el soporte mecánico y el aislamiento eléctrico necesarios para las vías conductoras.

Encima del sustrato se encuentra la red de vías conductoras. Se trata de líneas finas de material conductor, normalmente cobre, que se graban o se imprimen sobre el sustrato. Las vías de cobre son cruciales ya que definen la ruta por la que fluyen las corrientes eléctricas dentro del dispositivo electrónico. Su grosor y diseño están cuidadosamente diseñados para cumplir con los requisitos eléctricos específicos del dispositivo.

Gestión térmica en PWB

La gestión térmica es un aspecto crítico de las placas de cableado impreso, especialmente a medida que los dispositivos electrónicos se vuelven más compactos y potentes. La disipación de calor eficiente es esencial para garantizar la longevidad y confiabilidad de los componentes electrónicos montados en una PWB.

El principal desafío en la gestión térmica de PWB es eliminar eficazmente el calor generado por los componentes electrónicos durante el funcionamiento. Si no se gestiona adecuadamente, este calor puede provocar fallos en los componentes, reducción del rendimiento e incluso daños a la propia PWB. Para abordar esto, se emplean varias estrategias en el diseño y construcción de PLP.

  • Uso de vías térmicas.: Las vías térmicas crean un camino para que el calor se aleje de los componentes calientes y se disipe de manera más efectiva. Esto es particularmente útil en PWB multicapa, donde el calor debe transferirse a través de diferentes capas.

  • Materiales de sustrato con buenas propiedades térmicas.: Materiales como el FR-4 se utilizan habitualmente porque proporcionan un equilibrio entre aislamiento eléctrico y conductividad térmica. En algunas aplicaciones de alto rendimiento, se pueden utilizar sustratos con un rendimiento térmico aún mejor, como placas con núcleo cerámico o metálico.

Proceso de fabricación de PWB

El proceso de fabricación de tableros de cableado impreso es un procedimiento meticuloso que implica varios pasos clave, cada uno de los cuales es fundamental para la funcionalidad y calidad del tablero. Comprender este proceso es esencial para cualquier persona involucrada en el diseño y la fabricación de productos electrónicos.

  • Diseño y Maquetación: El proceso comienza con la fase de diseño, donde los ingenieros utilizan software especializado para crear un plano de la PWB. Este diseño incluye el diseño de pistas conductoras, almohadillas para la colocación de componentes y cualquier orificio o vía necesario. La precisión en esta etapa es crucial ya que determina qué tan bien encajarán y funcionarán los componentes en la placa.

  • Preparando el sustrato: El sustrato, normalmente hecho de materiales como fibra de vidrio o resina fenólica, se prepara para formar la base de la PWB. Se corta al tamaño requerido y se limpia para garantizar que no haya contaminantes que puedan afectar la adhesión del material conductor.

  • Aplicar el material conductor: El cobre es el material conductor más utilizado para las PWB. En este paso, se aplica una fina capa de cobre al sustrato. Esto se puede hacer mediante varios métodos, como laminar una lámina de cobre sobre el sustrato o recubrirlo con una fina capa de cobre mediante galvanoplastia.

  • Transferencia de patrón: El siguiente paso es transferir el patrón del circuito a la capa de cobre. Por lo general, esto se hace usando un material sensible a la luz llamado fotorresistente. El fotorresistente se aplica al cobre y luego la placa se expone a la luz a través de una máscara que tiene el patrón del circuito. Las áreas del fotorresistente expuestas a la luz se endurecen, mientras que las áreas no expuestas permanecen blandas.

  • Grabando: Luego, el tablero se somete a un proceso de grabado, donde se utiliza una solución química para eliminar el cobre desprotegido (las áreas donde el fotorresistente estaba blando). Esto deja atrás el cobre en la forma del patrón del circuito.

  • Perforación y revestimiento: Si el diseño lo requiere, se perforan agujeros o vías en el tablero. Luego se recubren con cobre para establecer conexiones entre diferentes capas de la placa o para proporcionar puntos de montaje para componentes.

  • Acabado: Finalmente, la placa puede recibir una capa protectora para evitar la oxidación del cobre y aislar las pistas del contacto accidental. Este recubrimiento, a menudo una máscara de soldadura, también le da a la placa su apariencia característica.

Que es PCB

PCB es un tipo avanzado de circuito utilizado en varios dispositivos electrónicos. Es un paso más allá de la placa de cableado impreso (PWB) en complejidad y funcionalidad. Básicamente, una PCB es una placa que no solo proporciona vías para conexiones eléctricas, como una PWB, sino que también tiene componentes electrónicos como resistencias, condensadores y circuitos integrados montados directamente en ella.

La estructura de una PCB se compone de múltiples capas, incluido un sustrato (generalmente hecho de un material como fibra de vidrio), una capa de cobre conductora y una máscara para soldar. El sustrato proporciona la base y el soporte mecánico, mientras que la capa de cobre forma los circuitos con líneas grabadas que crean caminos para las señales eléctricas. La máscara de soldadura, generalmente verde, cubre la placa y ayuda a prevenir cortocircuitos al aislar las trazas de cobre.

Los PCB pueden ser de una cara, de dos caras o de varias capas, según la complejidad requerida. En una PCB de una sola cara, el circuito está solo en un lado del sustrato. A PCB de doble cara tiene circuitos en ambos lados, y una PCB multicapa contiene varias capas de circuitos apilados, lo que permite diseños más complejos y densos.

Composición del material y estructura de PCB

La composición del material y la estructura de una placa de circuito impreso son parte integral de su funcionalidad y rendimiento en dispositivos electrónicos. Una PCB normalmente consta de varias capas, cada una de las cuales tiene un propósito específico.

  • Sustrato: La base de una PCB es el sustrato, generalmente hecho de un material llamado FR-4, que es un tipo de fibra de vidrio. Este material se elige por su durabilidad y su capacidad para proporcionar una base aislante estable para las capas conductoras. En algunos PCB de alto rendimiento, se utilizan materiales más avanzados como poliimida o PTFE (teflón) para mejorar la resistencia al calor y las propiedades eléctricas.

  • Capas conductoras: Encima del sustrato se encuentran las capas conductoras, compuestas principalmente de cobre. Estas capas forman los circuitos de la PCB, con pistas de cobre grabadas en ellas para crear vías para las señales eléctricas. El espesor de estas capas de cobre puede variar, dependiendo de los requisitos de transporte de corriente de la PCB. En una PCB multicapa, varias capas de estos circuitos de cobre están apiladas y separadas por material aislante.

  • Máscara para soldar: La siguiente capa es la máscara de soldadura, que suele ser verde pero puede venir en otros colores. Esta capa cubre toda la PCB, excepto las áreas donde se soldarán los componentes. La máscara de soldadura desempeña un papel importante en la prevención de cortocircuitos al aislar las pistas de cobre.

  • Serigrafía: La capa final es la serigrafía, que se aplica encima de la máscara de soldadura. Esta capa normalmente contiene texto impreso y símbolos que brindan información sobre las ubicaciones de los componentes, los números de pieza y otros detalles importantes para ensamblar y probar la PCB.

Gestión térmica de PCB

La gestión térmica en placas de circuito impreso es un aspecto crucial de su diseño y funcionalidad. A medida que los dispositivos electrónicos se vuelven más avanzados, generan más calor, que debe gestionarse de manera eficaz para garantizar la longevidad y confiabilidad de la PCB y sus componentes.

  • Complejidad y densidad de componentes: Los PCB suelen tener una mayor densidad y complejidad de componentes. Esto conduce a una mayor generación de calor, lo que requiere soluciones avanzadas de gestión térmica.

  • Uso de Vías Térmicas: Los PCB suelen utilizar vías térmicas para transferir calor de una capa a otra o al lado opuesto de la placa. Estas vías están llenas de un material térmicamente conductor, generalmente cobre, para mejorar la disipación del calor.

  • Disipadores de calor y técnicas de enfriamiento: En los PCB, especialmente aquellos en aplicaciones de alta potencia o alta velocidad, se emplean técnicas de enfriamiento adicionales como disipadores de calor, ventiladores de enfriamiento o incluso sistemas de enfriamiento líquido.

  • Selección de materiales: Los PCB pueden utilizar materiales con mayor conductividad térmica, como sustratos de aluminio o cobre, para una mejor disipación del calor, especialmente en sistemas de iluminación LED o aplicaciones de alta frecuencia.

  • Consideraciones de diseño: El diseño de una PCB, incluida la ubicación de los componentes y el enrutamiento de las pistas, suele optimizarse para la disipación del calor. Los componentes que generan más calor están ubicados estratégicamente para minimizar el estrés térmico en las partes sensibles. Aprender más acerca de Prácticas de diseño que garantizan una mejor gestión térmica..

Proceso de fabricación de PCB

La fabricación de PCB es un proceso más complejo que involucra múltiples capas, grabado complejo, perforación avanzada para vías y montaje y prueba de componentes sofisticados.

  • Complejidad de diseño y distribución: Los PCB suelen tener diseños complejos de varias capas. El proceso comienza con un software de diseño detallado para diseñar circuitos, colocación de componentes y vías. Este diseño es más complejo debido a la necesidad de acomodar múltiples capas y varios componentes.

  • Estratificación y Laminación: En los PCB multicapa, se apilan y laminan varias capas de material, incluido cobre conductor y sustratos aislantes, bajo calor y presión. Este paso es crucial para que los PCB multicapa garanticen la integridad de la señal y la resistencia mecánica.

  • Procesos avanzados de grabado: Los PCB utilizan técnicas de grabado sofisticadas para crear patrones de circuitos precisos en cada capa. Esto suele implicar procesos químicos más complejos para manejar múltiples capas y trazas más finas.

  • Vías de perforación y revestimiento: Los PCB requieren una perforación precisa para las vías, que luego se recubren con cobre para crear conexiones eléctricas entre las capas. Este paso es más avanzado en PCB, especialmente cuando se trata de vías ciegas o enterradas.

  • Montaje y soldadura de componentes: Los PCB se someten a tecnología de montaje superficial (SMT) o tecnología de orificio pasante para la colocación y soldadura de componentes. Esto incluye procesos automatizados para colocar y soldar componentes en la placa.

  • Pruebas y Garantía de Calidad: Dada su complejidad, los PCB se someten a pruebas rigurosas, incluidas pruebas eléctricas para garantizar la conectividad y funcionalidad de todos los circuitos y componentes.

Diferencias clave entre PWB y PCB

AspectoPWB (tablero de cableado impreso)PCB (placa de circuito impreso)
DefiniciónUn tablero que proporciona los caminos para las conexiones eléctricas.Una placa que no solo proporciona vías sino que también tiene componentes electrónicos conectados.
ComplejidadGeneralmente más simple, a menudo de una sola capa.Más complejo, puede ser de una, dos caras o varias capas.
ComponentesNo viene con componentes electrónicos premontados.Viene con componentes electrónicos como resistencias, condensadores, circuitos integrados, etc.
UsoSe utiliza en dispositivos electrónicos más simples donde se requiere conectividad básica.Se utiliza en dispositivos más complejos que requieren circuitos complejos y múltiples conexiones.
ElaboraciónProceso de fabricación más sencillo; Implica grabado básico y perforación mínima.Fabricación más compleja; Implica grabado avanzado, perforación y laminación multicapa.
DiseñoSe centra en crear vías conductoras en el sustrato.Implica un diseño detallado para rutas de circuitos, ubicación de componentes y vías.
Transferencia térmicaMenos preocupación por la gestión térmica debido a la menor densidad de los componentes y la generación de calor.Requiere soluciones avanzadas de gestión térmica debido a una mayor generación de calor.
CostoGeneralmente menos costoso debido a un diseño y fabricación más simples.Más caro debido a la complejidad en los procesos de diseño y fabricación.
AplicacionesAdecuado para aplicaciones menos complejas como fuentes de alimentación y electrónica de consumo básica.Se utiliza en aplicaciones complejas como computadoras, teléfonos inteligentes, dispositivos médicos y tecnología aeroespacial.

Estas diferencias resaltan las distintas funciones y aplicaciones de las PWB y las PCB en la industria electrónica, siendo las PCB la opción más avanzada y rica en funciones, adecuada para dispositivos electrónicos complejos.

Otros términos relacionados con PWB y PCB

Además de PCB y PWB, es posible que aún desee saber sobre PCBA, CCA, PCA y PWA. Estos términos también se utilizan para placas de circuito impreso.

PCBA (Asamblea de placa de circuito impreso)

Este término se refiere a una PCB que ha sido completamente equipada con sus componentes electrónicos. El proceso de PCBA Implica soldar componentes en la PCB, que pueden incluir resistencias, condensadores, transistores y otros elementos necesarios para el funcionamiento de la placa. PCBA es un paso fundamental para transformar una PCB desnuda en un componente completamente funcional listo para usar en dispositivos electrónicos.

CCA (conjunto de tarjeta de circuito)

Al igual que PCBA, CCA se refiere al ensamblaje de componentes electrónicos en una tarjeta de circuito, que es otro término para una PCB. CCA se usa a menudo en contextos donde la placa se parece más a una tarjeta, generalmente en hardware de computadora y otros dispositivos digitales. El término enfatiza el aspecto de ensamblaje del proceso, destacando la integración de varios componentes en la placa base.

PCA (conjunto de circuito impreso)

PCA es esencialmente sinónimo de PCBA y CCA. Denota el montaje completo de un circuito impreso, incluyendo la placa y todos sus componentes electrónicos. El término se usa con menos frecuencia pero aún se reconoce en la industria de fabricación de productos electrónicos.

PWA (conjunto de cableado impreso)

PWA es similar a los términos anteriores, pero se asocia más comúnmente con PWB. Se refiere a una PWB que se ha ensamblado con todo el cableado y los componentes necesarios. Si bien el término es menos frecuente, todavía se usa en ciertos sectores de la industria, particularmente en contextos donde la atención se centra en el aspecto del cableado de la placa.

Conclusión

En conclusión, comprender las distinciones entre placas de cableado impreso (PWB) y placas de circuito impreso (PCB) es esencial en el campo de la electrónica. Si bien las PWB proporcionan el diseño fundamental para las conexiones eléctricas, las PCB van un paso más allá al integrar componentes electrónicos en la placa. La complejidad, los procesos de fabricación y las aplicaciones de estos dos tipos de placas varían significativamente, siendo las PCB las más avanzadas y adecuadas para dispositivos electrónicos complejos.

Reconocer las diferencias y aplicaciones de PWB y PCB no es solo una cuestión de comprensión técnica sino también una clave para la innovación y el avance en electrónica. A medida que la tecnología continúa evolucionando, es probable que las funciones y funcionalidades de PWB y PCB se expandan, impulsando nuevos desarrollos en este campo dinámico.

Sobre el Autor

Soy el supervisor de ingeniería y ventas que trabaja en Victorypcb desde 2015. Durante los últimos años, he sido responsable de todas las exposiciones en el extranjero como EE. UU. (IPC Apex Expo), Europa (Munich Electronica) y Japón (Nepcon), etc. Nuestra fábrica fundada en 2005, ahora tenemos 1521 clientes en todo el mundo y ocupamos muy buena reputación entre ellos.

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