Las placas de circuito impreso son un componente fundamental de todos los dispositivos electrónicos. Pueden ser desde muy complejas hasta rudimentarias, pero son un elemento esencial para alimentar y dirigir la energía en la electrónica. Sin ellas no tendríamos ordenadores, aparatos, máquinas ni robótica.
Primeras placas de circuito
En el pasado se denominaban tarjetas o placas de cableado impreso. Esto era porque en sus inicios, las placas de circuito impreso no eran más que una superficie dura a la que se podían fijar varillas y cables. La fabricación de estas placas de circuito impreso requería mucho trabajo, ya que había que unirlas manualmente. También tendían a fallar con regularidad: el cableado punto a punto solía provocar cortocircuitos, sobre todo a medida que los cables eran más viejos y empezaban a agrietarse con el paso del tiempo.
Las placas de circuito impreso, tal y como las conocemos hoy en día, no aparecieron hasta que el silicio y los circuitos integrados entraron en escena. En lugar de enrollar cables alrededor de postes metálicos para enviar señales eléctricas a donde se desea, se pueden imprimir directamente. Esto redujo drásticamente el tamaño y la complejidad de una placa de circuito. Estas placas de circuito impreso no solo eran mucho más pequeñas, sino que también se podían fabricar a escala con mayor facilidad, ya que no había que cablearlas manualmente.
Si se elimina la mano de obra y se añade la producción en serie, el coste de impresión de las placas de circuito disminuye considerablemente. Fue en esta etapa cuando la placa de circuito impreso adquirió su nombre actual y desde entonces se conoce como placa de circuito impreso.
Composición de la placa de circuito impreso
Una placa de circuito impreso moderna se compone de un sustrato conocido como FR4. Encima de este sustrato hay una lámina de cobre, luego una máscara de soldadura y, por último, una serigrafía encima.
El sustrato FR4 es, en el lenguaje común, fibra de vidrio. Otras alternativas son los plásticos de alta temperatura. La razón por la que se eligen este tipo de superficies es su capacidad de absorción del calor.
Encima de este sustrato hay una capa de cobre. Las placas de circuito impreso más baratas solo tienen esta capa en una cara, mientras que las de gama alta la tienen en ambas. La cantidad de cobre utilizada también depende de la finalidad de las placas de circuito impreso. Los dispositivos de alta potencia pueden necesitar más cobre.
La máscara de soldadura es la cubierta que aísla el cobre. Suele ser verde y está ahí para evitar que el cobre entre accidentalmente en contacto con otros metales. Encima de esta capa está la serigrafía. Esta última pantalla simplemente añade escritura, etiquetas y otros indicadores útiles para ayudar a quienes montan los componentes en la placa de circuito impreso.
El futuro de las placas de circuito impreso
Aunque las placas de circuito impreso sólidas siguen siendo muy comunes, cada vez son más necesarias opciones más pequeñas o más flexibles. Puede obtener más información sobre las placas de circuito flexible para comprender toda la ciencia que hay detrás. En general, sin embargo, las placas de circuito flexibles se imprimen en una superficie flexible en lugar de en la fibra de vidrio rígida en la que se imprimen la mayoría de las placas de circuito impreso.
Esto significa que se pueden alimentar más formas únicas con una placa de circuito impreso. También pueden ser dispositivos de alimentación más pequeños que caben cómodamente en la mano. Las aplicaciones de los circuitos flexibles son inmensas, ya que eliminan la necesidad de estructuras rígidas. Cuando no hay que diseñar algo pensando en la placa de circuito plana sólida, pueden primar formas más orgánicas y naturales.
Las placas de circuito impreso flexibles son solo el principio. Desde el principio hemos aprendido a crear placas de circuito impreso cada vez más pequeñas. Los componentes que se añaden a la placa de circuito impreso también están mejorando, ofreciendo más potencia computacional, mayor disipación del calor y todo ello en tamaños más reducidos.
¿Cómo funcionan las placas de circuito impreso?
Las placas de circuito impreso son una superficie conductora que se puede personalizar añadiendo diversos componentes. Estos componentes pueden ser cualquier cosa, desde luces hasta conexiones o discos duros. Los componentes están conectados entre sí en la placa de circuito impreso mediante una ruta, que es un pequeño trazado que deja pasar la electricidad.
Las placas de circuito impreso pueden personalizarse para utilizarse en aplicaciones muy diversas, las placas de circuito impreso más complejas alimentan ordenadores.
Diseño de la placa de circuito impreso
Aunque se pueden crear placas de circuito impreso muy sencillas y rudimentarias con unos pocos materiales en casa, hoy en día la mayoría de las placas de circuito impreso se crean con un software específico de diseño de placas de circuito impreso. Este software permite a los ingenieros crear y personalizar el diseño de una placa de circuito impreso en función de sus necesidades. Pueden incluso probar los componentes de las placas de circuito impreso en el sistema y solucionar la mayoría de los problemas incluso antes de que se imprima la placa.
Tanto el mercado de las placas de circuito impreso como el de diseño de software de placas de circuito impreso van a crecer de forma masiva de aquí a finales de la década, a medida que nuestros aparatos y dispositivos se vuelvan más inteligentes. Esto no significa que nuestros aparatos no utilicen ya placas de circuito impreso, sino que son necesarias placas más avanzadas para facilitar más opciones y funciones. Hasta una cafetera de gama alta puede tener una placa de circuito impreso.
Conclusiones
Comprender cómo la electricidad puede transformarse en funciones procesables es esencial para entender cómo funciona cualquier electrónica. Aunque la mayoría no será capaz de entender más allá de las acciones de encendido/apagado, es un punto de partida importante para los interesados en la informática y el diseño de dispositivos electrónicos.
Las placas de circuito impreso son las heroínas anónimas de la era moderna y saber un poco más sobre ellas es una buena manera de entender cómo funciona nuestro mundo.