Aprende a clasificar producto pcb con normas y ensamb
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Clasifica tu producto (y PCB) de acuerdo a las normas

Aprende a clasificar tu producto PCB con las normas IPC

Cuando se trabaja en diseño de circuitos impresos (y productos electrónicos, mecatrónicos, eléctricos), desde el inicio, se planea el diseño pensando en el producto, y es fundamental cumplir y usar la normativa existente.

Clasificar el producto con las normas ayuda a establecer tipo de producto, su complejidad, desempeño, y aspectos producción, de manera que todas las partes (cliente, usuario, diseñador, estudiante, investigador, docente, fabricante), cumplan con dicha normativa, se comuniquen, hablen el mismo lenguaje, con las especificaciones optimas se diseñe, fabrique y entregue al cliente o usuario, un producto a satisfacción, tal como desde el inicio se le prometió, o de acuerdo al contrato o los requerimientos del diseño.

Clasificación de productos

Lo primero que hacen al clasificar tu producto pcb con normas ayudar en la clasificación de los productos, para su correcta identificación, y aplicación de los criterios o ítems de cada norma, en aspectos de diseño, fabricación, ensamble y pruebas. Todo estudiante, diseñador o profesional que trabaje con productos, debería entender y clasificar así su labor.

Para facilitar su identificación y tratamiento, los productos electrónicos, sus circuitos impresos y los circuitos ensamblados se clasifican así: 

1. Clasificación del desempeño: dependiendo del uso final

Al poder clasificar tu producto PCB con ayuda de las normas, es fundamental el desempeño, pues todos los productos no son iguales, las clases se relacionan con  el aumento de la complejidad, sofisticación, los requerimientos de desempeño funcional y la frecuencia de las pruebas e inspección. El usuario o cliente del PCB es quien debería determinar la clase a la que pertenece su producto. Normalmente él no sabe o no está seguro, entonces debemos orientarlo

 

Clasifi

cación

Descripción Ejemplo
Clase 1 Productos Generales, de electrónica de consumo. Productos o Equipos como computadores, también hardware general militar, donde las imperfecciones físicas no son importantes y lo que se quiere es que funcione la soldadura o la placa ensamblada de circuito impreso. Estos productos ya los diseñan y producen muy bien en Asia, así que no estamos en este segmento por ahora.

Clase 1 Productos Generales, de electrónica de consumo.

Clase 2 Productos electrónicos profesionales o de servicio dedicado: Incluye equipos de comunicaciones, maquinas sofisticadas de negocios o industria, instrumentos y equipo militar, donde el rendimiento y la vida útil es necesaria, y que se desea un servicio ininterrumpido, pero no es crítico o no pone en riesgo la vida humana y las imperfecciones físicas se permiten. Este tipo de productos se diseñan actualmente en Latinoamérica y se espera que se diseñe mucho más.

Clase 2 equipo electronica industrial de servicio dedicado

Clase 3 Productos electrónicos de alta fiabilidad. Productos comerciales y militares, donde el funcionamiento continuo y el rendimiento son crítico, vitales, no se toleran fallos o tiempos muertos, como los equipos de soporte de vida médicos, o sistemas de defensa. Los PCB  requieren altos niveles de seguridad y confiabilidad. Algunas empresas en Latinoamerica hacen este tipo de diseño, rediseños y reparaciones. Deebemos trabajar más intensivamente en este segmento.

Clase 3 electrónica de alta confiabilidad

2. Nivel de la producibilidad: depende de la complejidad del diseño y de la precisión requerida en su producción.

Al clasificar producto pcb con normas en cuanto a producibilidad, La norma proporciona tres niveles de producibilidad, que se relaciona con las características de una tarjeta, sus tolerancias, mediciones, ensamble, pruebas, verificación del proceso de fabricación, materiales,  que se impacta en el aumento de la sofisticación de herramientas, materiales, procesos de fabricación y por su puesto en el aumento de los costos de fabricación. Esto es importante porque significa aumento en los costos y en la complejidad y confiabilidad del producto.

 

Clasifi-cación Descripción Ejemplo
Nivel A Diseño de complejidad general, preferida. El que se consigue normalmente con los fabricantes. Este es el más usado en Latinoamérica. Estos productos ya los diseñan y producen muy bien en Asia, así que no estamos en este segmento por ahora.

Clase 1 Productos Generales, de electrónica de consumo.

Nivel B Nivel B: Diseño de complejidad moderada, estándar. De costo más elevado, con fabricantes especializados. Algunos pocos proveedores en Latinoamérica puede cumplir con este tipo.

Clase 2 equipo electrónica industrial de servicio dedicado

Clase 3 Nivel C: diseño de alta complejidad, reducido: Donde solo lo pueden cumplir unos pocos proveedores en el mundo, selectos, con muchas normas y certificaciones.

Clase 3 electrónica de alta confiabilidad

Estos niveles no son un requerimiento de diseño, sino un método de comunicación, entre el usuario, diseñador y fabricante electrónico, del grado de dificultad de fabricación de una característica del PCB o ensamble. Sin embargo, los requisitos de la precisión, el rendimiento, la densidad de pistas, el equipo, ensamble y pruebas pueden afectar y de hecho determinar el nivel  de producibilidad del diseño.

3. Clasificación del Tipo de tarjeta

Los tipos de tarjetas varían según la tecnología de placas electrónicas y de componentes usados.

Clasifi-

cación

Descripción Imagen
Tipo 1: Circuito impreso de 1 cara Es el tipo de PCB más barato. Se recomienda diseñar con consideraciones especiales para facilitar su fabricación, ensamble y reparación.

Diseño de pcb de 1 capa IPC

Tipo 2: Circuito impreso de 2 caras El tipo de PCB más común. diseño de pcb 2 capas con normas IPC
Tipo 3: Multicapa sin vías enterradas o ciegas Cuando se comienza con multicapa, se trabaja este tipo de PCB. Se debe ceñirse a las especificaciones del fabricante, para optimizar el diseño. Puede facilitar el trabajo y a la vez es más robusto que un PCB de 2 capas. diseño de pcb multicapa con normas
Tipo 4: Multicapa con vías enterradas o ciegas La fabricación es mediante laser. El diseño debe estar muy relacionado con la manufactura para evitar pérdidas de tiempo y problemas de confiablidad. Diseño de pcb multicapa con vias enterradas y ciegas
Tipo 5: Núcleo de metal, multicapa sin vías enterradas o ciegas La fabricación es mediante laser. Se usa en aplicaciones aviónicas. diseño de pcb multicapa con nucleo de metal
Tipo 6: Núcleo de metal, multicapa con vías enterradas o ciegas La más compleja y difícil de lograr configuración, aplicaciones HDI (alta densidad). Sin Imágen

4. Clasificación del tipo de ensamble electrónico

 

Clasifi-

cación

Descripción Imagen

Tipo 1 Clase A: Ensamble en una cara:

El más común, con componentes THT – Through Hole Tecnology que se insertan en huecos que atraviesan el PCB.

Tipo 1 clase A Ensamble electrónico THT inserción 1 cara

Tipo 1 Clase B: Solo SMT 1 cara:

Ensamble de una cara solo con componentes de tecnología SMT – Surface Mount Tecnology, o SMD (devices) tipo pasivo (chip component) y IC SOIC, recomendado con componentes grandes.

 

Tipo 1 clase B ensamble electronico THTy SMT 1 cara

Tipo 1 Clase C: THT y SMT:

Componentes mezclados tipo SMT y THT sencillos. Recomendado con componentes grandes, en una sola cara, para empezar a adquirir experiencia.

Tipo 1 clase C ensamble electronico con componentes SMT y THT

Tipo 1 Clase X:

Ensamble complejo mixto THT y SMT, componentes tipo fine pitch y BGA. Requiere más experiencia, en diseño, fabricación, ensamble y pruebas.

Tipo 2 Clase A:

THT de dos caras, no recomendable, pues se presta para muchos errores de ensamble e interferencia.

 

Ensamble electrónico THT de inserción 2 caras

Tipo 2 Clase B:

Componentes SMT Solamente, por las dos caras. Requiere experiencia, para sujetar los componentes livianos por la cara con adhesivo. Más costoso.

 

Ensamble electronico SMT o SMD dos lados Tipo 2 clase B

Tipo 2 Clase C:

Componentes SMT y THT mezclados, con SMT simple bajo la cara de abajo. THT y SMT Se usa típicamente, porque componentes THT soportan más esfuerzo mecánico y se aprovechan las ventajas de SMT.

 

Ensamble electronico SMT y THT dos caras Tipo 2 clase C

Tipo 3 Clase Z:

Componentes SMT y THT mezclados, con SMT complejo  bajo la cara de abajo, como BGA y fine pitch, puede tener más costos de todos, por la complejidad de los componentes SMT.

Ensamble electronicos SMT y THT con BGA y QFP fine pitchTipo 2 clase Z

Cuando los componentes están montados sobre una cara o las dos.

  • Tipo 1: ensamble en una cara: el más común y menos costoso.
  • Tipo 2: ensamble en las dos caras: puede tener más costos dependiendo de la complejidad del componente, la altura y otros procesos que demande (adhesivo, soldadura, limpieza, inspección, retrabajo).

 

 

Según lo anterior, ¿clasificaste tu producto?

¿Definiste la clase de desempeño(1,2,3)?

Clasificaste el nivel de producibilidad (A, B, C)?

¿Definiste el tipo de tarjeta (1, 2, 4 capas, con vías o sin vías enterradas)?

¿Definiste el tipo de tarjeta (ensamble 1 cara o dos caras)?

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¿QUIERES SABER MÁS?

Qué información general contienen las normas

que son las normas IPC

Lo primero que hacen las normas es ayudar en la clasificación de los productos, para su correcta identificación, y aplicación de los criterios o ítems de cada norma, en aspectos de diseño, fabricación, ensamble y pruebas. Todo estudiante, diseñador o profesional que trabaje con productos, debería entender y clasificar así su labor, asi como diseñar (desde la escuela o universidad) con las normas en la planeación, o desde el inicio del diseño, para evitar muchos reprocesos (perdidas de tiempo y costo) y no tener que volver a hacer el diseño cuando o va a vender, a certificar o exportar.

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Imágenes de autoría propia, otras tomadas y modificadas de:

Bibliografía

Imágenes y textos basados en:

IPC Association Connecting Electronics Industries.http://ipc.org/

IPC Association Connecting Electronics Industries. (2012). IPC 2221A Generic Standard of printed board Design. Bannockburn, IL: IPC.

IPC Association Connecting Electronics Industries. (2008). IPC 2222 Sectional Design Standard for rigid organic printed boards. Bannockburn, IL: IPC.

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