Guía definitiva de componentes de placas de circuito impreso: tipo, selección y montaje

Las placas de circuitos son la base de la mayoría de los productos electrónicos del mercado. Al construirlos, debemos seleccionar el tipo adecuado de componentes de placa de circuito para lograr el rendimiento deseado.

Por eso, conocer su funcionamiento es fundamental para entender la electrónica y montar la tuya propia.

La siguiente guía le mostrará cómo elegir los componentes de placa de circuito adecuados para el uso previsto.

Tipos de componentes de circuitos impresos

Las placas de circuito impreso están formadas por diversos componentes, cuya complejidad varía. A continuación se presenta un resumen de los tipos más comunes de componentes de placas de circuitos:

1. Componentes pasivos

Tipos de componentes de circuitos impresos Componentes electrónicos pasivos

Los componentes pasivos son aquellos que no tienen fuente de alimentación. Consumen energía de la fuente de alimentación pero no generan tensión ni corriente. Los componentes pasivos pueden ser semiconductores o aislantes.

Propósito

Los componentes pasivos tienen tres finalidades:

La reducción de la corriente que atraviesa un circuito aumenta su resistencia.
Limitación de la tensión del circuito.
Almacenamiento de energía en forma de campo eléctrico o magnético.

Materiales comunes

Cobre
Níquel
Plata
Paladio

Ventajas

Entre las ventajas de los componentes pasivos para circuitos impresos se incluyen las siguientes:

Son relativamente baratos.
Ligero y de tamaño reducido.
Un chip o una placa pueden integrarlo con otros componentes.
Gracias a sus bajas pérdidas, los componentes pasivos pueden utilizarse en una amplia gama de frecuencias (de 10 Hz a 100 kHz), a diferencia de los dispositivos activos.

Aplicaciones

Fuentes de alimentación: Se utiliza en rectificadores, condensadores y filtros.
Amplificadores de audio: Se utiliza en filtros, condensadores e inductores.
Filtros: Se utiliza en condensadores, inductores y resistencias para eliminar frecuencias no deseadas.
Productos sanitarios: Se utiliza en sensores y equipos de vigilancia.
Tecnología aeroespacial: Se utiliza en sensores, sistemas de navegación y equipos de comunicación.
Automatización industrial: Se utiliza en sensores, interruptores y sistemas de control.

Tipos comunes

Los tipos más comunes de componentes pasivos incluyen:

Resistencias se utilizan para limitar el flujo de corriente a través de un circuito produciendo calor o resistencia cuando la corriente pasa a través de ellos.
Condensadores almacenan energía eléctrica acumulando una carga opuesta en dos placas conductoras separadas por un aislante, como el aire o el plástico.
Inductores generan un campo electromagnético a su alrededor cuando les atraviesa la corriente.

2. Componentes activos

Tipos de componentes de la placa de circuito Componentes activos

Los componentes activos son las partes de un circuito que hacen algo. Pueden ser transistores, diodos o amplificadores.

En un circuito simple, un componente activo tendrá dos terminales, uno positivo y otro negativo. El terminal positivo suele estar marcado en el componente con un signo +, mientras que el terminal negativo está marcado con un signo -. El otro extremo del componente también tendrá un punto de conexión llamado base. Suele tener tres clavijas:

uno para la fuente de alimentación,
uno para el suelo,
y uno marcado con una flecha apuntando hacia el terminal +.

Los componentes activos se utilizan en la mayoría de los circuitos para realizar alguna función, como la amplificación o la conmutación.

Propósito

Estos dispositivos amplifican o interruptor señales eléctricas a gran velocidad. Además de cambiar el flujo de electricidad, pueden cambiar de trayectoria.

Materiales comunes

Entre los materiales utilizados en los componentes activos de una placa de circuito se incluyen:

Lámina de cobre o laminado revestido de cobre (Cu)
Los conductores de aluminio se chapan directamente en el sustrato o se imprimen con una gruesa capa de cobre mediante galvanoplastia.
Máscara de soldadura para cubrir las pistas y almohadillas de cobre expuestas y evitar la corrosión y los cortocircuitos
Fotoresina utilizada como película protectora durante el grabado y como máscara de soldadura durante la soldadura.

Ventajas

Estas son algunas de las ventajas de los componentes activos:

Más pequeño que los componentes pasivos
Deje más espacio en la placa de circuito impreso para otros componentes.
Consume poca energía
La eficiencia de conversión de energía es alta. Por eso pueden convertir en electricidad más energía de la que consumen de fuentes externas.

Aplicaciones

A continuación se indican las aplicaciones de los componentes activos de la placa de circuito:

Control de frecuencia: Los componentes activos desempeñan un papel importante en el control de la frecuencia. Gracias a ellos, el aparato opera o funciona a una frecuencia determinada.
Amplificación: Amplificación es otra aplicación de los componentes activos. Esto ocurre porque aumenta la amplitud de la señal.
Regulación de tensión: Otra aplicación de los circuitos de componentes activos es la regulación de la tensión. Independientemente de las fluctuaciones de la tensión de entrada, ayuda a regular la tensión de salida.
Operación de conmutación: El funcionamiento de conmutación es otra aplicación de los circuitos de componentes activos en la que los utilizamos para conectar/desconectar una carga que permanece conectada a través de una fuente de CA (fuente).

Tipos comunes

Hoy en día existen muchos tipos diferentes de componentes activos. Algunos ejemplos son:

Transistores: Pueden utilizarse para amplificar y conmutar. Un emisor, una base y un colector forman un transistor.
Diodos: Permiten el paso de la corriente en un solo sentido. Tienen tres conductores (ánodo, cátodo y compuerta).

Circuitos integrados (CI): Estos chips de silicio contienen múltiples transistores. La mayoría de los ordenadores los utilizan para controlar la unidad central de procesamiento (CPU).

3. Componentes electromecánicos

Tipos de componentes de circuitos impresos Componentes electromecánicos

Cuando un cambio mecánico, como la rotación de un motor, es provocado por una señal eléctrica, el componente es electromecánico. Suelen generar un campo magnético mediante una corriente eléctrica, lo que crea un movimiento físico. Esta categoría incluye relés e interruptores de todo tipo.

Propósito

En un circuito impreso, los componentes electromecánicos actúan como vías conductoras entre dos caras.

Materiales comunes

En la fabricación de componentes electromecánicos se utilizan muchos materiales diferentes. He aquí algunos de los más comunes:

Aleaciones metálicas
Plásticos
Caucho y elastómeros
Vidrio

Ventajas

Los componentes electromecánicos presentan las siguientes ventajas:

Tener un alto grado de precisión en el posicionamiento y la velocidad.
Tienen poco ruido.
Tiene una larga vida útil y puede durar años sin mantenimiento ni sustitución.
Fácil de instalar y ligero.

Aplicaciones

Transductores: Sensores, micrófonos y altavoces utilizan estos dispositivos para convertir el movimiento mecánico en señales eléctricas.
Sensores: La temperatura, la presión y el movimiento pueden medirse con estos dispositivos en diversas aplicaciones, como la automoción, la industria aeroespacial y la medicina.
Generadores: Presentes en centrales eléctricas, turbinas eólicas y centrales hidroeléctricas, los generadores electromecánicos convierten la energía mecánica en electricidad.

Tipos comunes

Algunos tipos son:

Relés: Dispositivos que permiten que un circuito de baja tensión controle un circuito de alta tensión, utilizados habitualmente en aplicaciones industriales y de energía.
Interruptores: Pueden utilizarse para conectar o desconectar circuitos eléctricos e incluyen interruptores pulsadores, de palanca, giratorios y deslizantes.
Conectores: Conecta dos o más circuitos eléctricos. Los hay de USB, audio, vídeo y alimentación. Los dispositivos electrónicos no pueden funcionar correctamente sin ellos.

¿Cómo elegir los componentes de la placa de circuito impreso?

Lo primero que tienes que hacer es decidir qué quieres que haga tu placa de circuito. ¿Estás construyendo un simple temporizador o un sensor avanzado?

Esto le ayudará a delimitar los tipos de componentes que necesita.

Funcionalidad: Elegir componentes que se ajusten a las funciones requeridas de la placa de circuito.
Tamaño: Seleccione componentes que se ajusten a las dimensiones físicas de la placa.
Poder: Elegir componentes que puedan soportar los requisitos de potencia del circuito.
Disponibilidad: Garantizar que los componentes necesarios sean fácilmente accesibles y estén en stock.
Coste: Equilibrar el coste de los componentes con el presupuesto global del proyecto.
Fiabilidad: Seleccione componentes conocidos por su fiabilidad y larga vida útil.
Reputación del fabricante: A la hora de elegir piezas para sus placas de circuitos, fíjese en cuánto tiempo llevan en el negocio y cuántos productos han enviado con éxito. Para los que buscan un fabricante de componentes de placas de circuitos fiable y con experiencia, Langir es una excelente opción.

Diseño y maquetación de circuitos impresos

Seleccionar los componentes adecuados para el diseño de circuitos impresos es crucial para obtener un rendimiento, una fiabilidad y una rentabilidad óptimos. La selección adecuada de componentes también garantiza su compatibilidad y disponibilidad.

Es esencial consultar con un proveedor experimentado para que le oriente en la selección de los componentes adecuados para el diseño de su placa de circuito.

Prácticas recomendadas para el diseño de circuitos impresos con distintos tipos de componentes

A continuación se indican algunas prácticas recomendadas para el diseño de placas de circuitos con distintos tipos de componentes:

Componentes pasivos:

Coloque los componentes pasivos cerca del circuito integrado o del conector al que están conectados.
Los componentes pasivos de grupo, como el filtrado o el acoplamiento de señales, se utilizan para la misma función.

Componentes activos:

Coloque los componentes activos en el centro de la placa de circuito para minimizar las interferencias de señal.
Utilice condensadores de desacoplamiento cerca de los componentes activos de la placa de circuito para reducir el ruido.

Conectores:

Coloque los conectores en el borde de la placa de circuito para facilitar el acceso.
Oriente los conectores en una dirección coherente para garantizar una alineación correcta.
Asegúrese de que la distancia entre conectores es la adecuada para evitar interferencias.

Alimentación y tierra:

Utilice un plano separado para la alimentación y la tierra para minimizar el ruido.
Las líneas de alimentación y tierra son lo suficientemente anchas como para soportar la corriente necesaria.

Componentes de alta frecuencia:

Coloque los componentes de alta frecuencia en un lugar donde puedan minimizar el efecto de la capacitancia e inductancia parásitas.
Utilice trazas cortas para los componentes de alta frecuencia a fin de minimizar la pérdida de señal.
Utilice un plano de tierra específico para minimizar las interferencias de señal.

Montaje de circuitos impresos

El ensamblaje de circuitos impresos consiste en rellenar una placa de circuitos con componentes electrónicos para crear un dispositivo electrónico que funcione. El proceso consta de varios pasos, como la selección de componentes, el diseño de la placa de circuito impreso (PCB) y el proceso de montaje.

Tipos de métodos de montaje

Existen dos métodos principales de montaje de placas de circuitos:

Agujero pasante

Método de ensamblaje de circuitos impresos Agujero pasante

Los ensamblajes con orificios pasantes son los más comunes y los más sencillos. Pueden montarse a mano o con equipos automatizados.

Montaje en superficie

Método de montaje de placas de circuito impreso Montaje en superficie

Los conjuntos de montaje superficial son más difíciles de ensamblar debido a su pequeño tamaño y al paso estrecho entre conductores. Suelen soldarse automáticamente por ola o reflujo.

Comprobar los componentes compuestos antes de ensamblarlos y evitar el choque térmico durante la soldadura es fundamental para los ensamblajes de montaje superficial, ya que tienen menos tolerancia al estrés térmico que los componentes con orificios pasantes.

Comprobación de componentes antes del montaje

La comprobación de los componentes de las placas de circuitos antes del montaje garantiza que cumplen las especificaciones y funcionan correctamente. Este proceso evita costosos errores que pueden provocar fallos en el producto.

Evitar el choque térmico durante la soldadura

El choque térmico puede producirse durante el proceso de soldadura cuando la temperatura del componente cambia demasiado rápido. Esto puede dañar el componente o la placa de circuito impreso. Para evitar el choque térmico, la placa de circuito impreso y los componentes deben calentarse y enfriarse gradualmente para reducir el riesgo de daños.

Técnicas de soldadura y equipos de montaje

Las técnicas y equipos de soldadura incluyen la soldadura por ola, la soldadura por reflujo y la soldadura manual. Dependiendo del volumen de producción y del tipo de componentes que se suelden, el equipo variará.

Resolución de problemas de componentes de la placa de circuito impreso

Los componentes de las placas de circuitos pueden experimentar diversos problemas, como fallos, daños, instalación incorrecta y problemas de compatibilidad. Para solucionar y diagnosticar estos problemas es necesario conocer los distintos tipos de componentes y las herramientas de diagnóstico.

Problemas comunes con los componentes de la placa de circuito

Las placas de circuitos y sus componentes son propensos a los siguientes problemas:

Fracaso: La sobretensión, el sobrecalentamiento o una manipulación inadecuada pueden provocar fallos en los componentes de la placa de circuitos.
Daños: Los componentes pueden dañarse durante la manipulación, el montaje o el funcionamiento, provocando fallos en la placa de circuitos.
Instalación incorrecta: Pueden surgir problemas como la inversión de polaridad o la desalineación debido a una instalación incorrecta.
Problemas de compatibilidad: Algunos componentes de la placa de circuito pueden no ser compatibles con la placa de circuito impreso u otros componentes.

Resolución de problemas y diagnóstico de distintos tipos de componentes

Existen varias herramientas de diagnóstico para solucionar problemas con componentes pasivos y activos, como multímetros, osciloscopios y analizadores lógicos. Estas herramientas identifican la causa raíz, como componentes defectuosos o trazas rotas.

Técnicas de reelaboración

Las técnicas de reelaboración consisten en reparar o sustituir los componentes dañados de una placa de circuito impreso. Las técnicas incluyen la desoldadura, las estaciones de retrabajo con aire caliente y los soldadores. Es esencial seguir las técnicas de reprocesado adecuadas para evitar daños mayores en la placa de circuito impreso o en los componentes.

El futuro de los componentes de circuitos impresos

Automatización, miniaturizacióny la inteligencia artificial (IA) influirán en la evolución futura de los componentes de circuitos impresos.

A medida que aumenta la demanda de dispositivos electrónicos más complejos, se necesitan componentes electrónicos más pequeños y eficaces. La nanotecnología desempeña aquí un papel crucial. La nanotecnología utiliza materiales que se miden en nanómetros (nm) o milmillonésimas partes de un metro.

Las ventajas de las técnicas de fabricación a nanoescala son numerosas, entre ellas

Mejoras de rendimiento y eficiencia relacionadas con el tamaño
Mayor durabilidad y fiabilidad gracias a un menor número de fallos
Y menor consumo de energía.

Los sistemas de IA se han desarrollado para su uso en el transporte, la sanidad y otras industrias. En los últimos años, los sistemas basados en IA se han utilizado cada vez más para tareas sofisticadas como la identificación de imágenes, el reconocimiento de objetos, el reconocimiento del habla y la traducción sin necesidad de intervención humana. Ofrece información sobre enormes conjuntos de datos al identificar patrones que los humanos no pueden comprender.

El tamaño de los equipos es cada vez menor, pero el rendimiento se acelera más que nunca gracias a la tendencia a la miniaturización. Gracias a esta tendencia, los fabricantes pueden fabricar ahora productos de alto rendimiento al menor coste posible.

Conclusión

La selección, el diseño y el montaje adecuados de los componentes son cruciales para que las placas de circuitos funcionen correctamente. Para asegurarse de que sus placas de circuitos cumplen estos requisitos, es esencial consultar con un proveedor acreditado y experimentado como Langir.

Con su experiencia en interruptores de panel, paneles de control y protección de circuitos, Langir puede ayudarle en todas las fases del proceso de desarrollo de circuitos impresos.