Diseño de PCB: De la idea al producto

1: Cuando la idea no basta

Le guiaremos durante todo el proceso de desarrollo de un producto, desde la concepción de la idea hasta las pruebas finales y la verificación del producto.

Todo producto electrónico empezó como una idea. El iPhone empezó como una idea en la mente de Steve Jobs. Sin embargo, muchas personas tienen grandes ideas, y no todas crean grandes productos como el ultrafamoso smartphone de Apple.

¿Por qué ocurre esto? No todos los empresarios disponen de los recursos necesarios para desarrollar su idea, o quizá sí, pero no saben cómo utilizarlos.

¿De qué recursos hablamos? Conocimientos y tiempo.

Conocimientos

No es obligatorio tener un título en Electrónica, pero es necesario tener conocimientos de Electrónica, Diseño de Circuitos, Diseño de PCB, Desarrollo de Firmware y Software y Diseño Mecánico. Dado que la tecnología evoluciona con tanta rapidez, estar al día de los nuevos dispositivos, lenguajes de programación y redes de comunicación como 5G, BLE y LoraWAN, entre otras, es imprescindible para cualquiera que se dedique al diseño de hardware.

Tiempo

Uno de los activos más valiosos que tienen los empresarios, y por eso tendrá que utilizarlo sabiamente, cuando se desarrolla un producto ocurren muchas cosas en paralelo, marketing, aprovisionamiento de material, investigación, etc. Y es posible que acabes luchando por encontrar tiempo para completar todas las tareas, como el diseño de la placa de circuito impreso, la selección del fabricante de placas de circuito impreso adecuado, las pruebas de los prototipos, el desarrollo del firmware o el diseño de la carcasa.

¿Cómo utilizan estos recursos los empresarios de éxito? Siga leyendo.

2: Coge papel, lápiz y una pizarra.

Esa idea que tienes en la cabeza no se hará realidad por sí sola. Debes coger papel y boli y empezar a redactar circuitos. O conseguir que alguien lo haga por ti.

Aquí es cuando las cosas empiezan a complicarse, y podríamos decir que el diseño de circuitos es el primer filtro del proceso de diseño de hardware, porque muchos empresarios no tienen los conocimientos necesarios para hacerlo, o carecen de la red para encontrar los socios ingenieros adecuados. Esta situación crea la necesidad de aprender diseño de circuitos, pero ¿qué pasa cuando no tienes tiempo para hacerlo, o simplemente el diseño electrónico no es lo tuyo?

No hay por qué preocuparse. Siempre puedes ponerte en contacto con empresas de diseño especializadas en diseño de circuitos y electrónica con amplia experiencia en la materia. De este modo, el proceso estará en manos de expertos que realizarán el trabajo en menos tiempo, lo que le permitirá centrarse en la comercialización, la búsqueda de inversores y otras actividades relacionadas con el negocio.

El resultado de la fase de diseño del circuito será un diagrama esquemático, aunque sólo sea un boceto a mano. En esta fase también se puede hacer una prueba rápida de concepto utilizando una protoboard.

Una vez que haya resuelto la etapa de diseño del circuito, es hora de volcar toda esta información en un programa informático que le permita crear los esquemas digitales de su producto, iniciando así el proceso de diseño y disposición de la placa de circuito impreso.

3: Manos a la obra en el diseño de la placa de circuito impreso

Llegados a este punto, ya tenemos un anteproyecto y una validación inicial del comportamiento funcional del diseño. ¿Y ahora qué? ¿Cómo transformamos lo que tenemos en una placa de circuito impreso real? En primer lugar, debes saber que los archivos de fabricación y montaje son imprescindibles.

Los archivos de fabricación y montaje incluyen todos los datos que las casas de PCB necesitan para fabricar sus placas, pero para crear estos archivos se necesita un programa informático que permita realizar la captura esquemática y el diseño de PCB. Este paquete de software se conoce como software CAD. En el mercado existen múltiples opciones. Algunas son gratuitas pero tienen funcionalidades limitadas, y las más potentes requieren una licencia de pago, lo que supone un coste de desarrollo adicional que puede no merecer la pena para el empresario.

Además, la fase de diseño de placas de circuito impreso requiere una serie de conocimientos y buenas prácticas que sólo se adquieren con la experiencia: técnicas de enrutamiento, colocación adecuada de componentes, consideraciones sobre interferencias electromagnéticas y reducción del ruido, etc. Las placas complejas, como las placas base de PC y los dispositivos de alta velocidad, requieren un nivel de conocimientos aún mayor. Así que, si por casualidad decides recorrer el duro camino de hacer el diseño de la placa de circuito impreso por tu cuenta, te enfrentarás a dos retos importantes: ahorrar varios miles de dólares para comprar el software de CAD adecuado y dedicar tiempo a aprender este software, desarrollar tus habilidades de diseño de placas de circuito impreso y pulirlas.

En resumen, esta etapa debe ser ejecutada por un profesional con experiencia si desea obtener un producto final de alta calidad. Podemos ofrecerle servicios de diseño de PCB si su empresa no dispone de un departamento interno de ingeniería.

Una vez diseñadas las placas de circuito impreso y generados los archivos de fabricación y montaje, ¡ya puede empezar a fabricarlas!

4: Es hora de buscar un proveedor

Una vez terminado el diseño de la placa de circuito impreso, el siguiente paso será transformarlo en un dispositivo físico que le permita verificar su diseño y realizar pruebas funcionales. Esta puede ser una tarea abrumadora, porque hay muchas variables a tener en cuenta y barreras que superar.

Variables

Cada diseño electrónico es diferente y, como tal, requiere especificaciones particulares. Por ejemplo, el número de capas, la anchura/espaciado de las trazas o el tamaño de los orificios son algunas de las especificaciones que hay que tener en cuenta al pasar a la fase de fabricación. El tamaño de los componentes también es crucial para el montaje, ya que algunos son tan pequeños que no todos los equipos podrán manejarlos. Dependiendo de lo compleja que sea su placa, puede que le resulte necesario considerar diferentes proveedores que se adapten mejor a sus requisitos. Para diseños sencillos, preferirá un contratista con buena calidad y plazos de entrega rápidos. Sin embargo, para diseños complejos, su principal consideración debe ser la capacidad del proveedor.

Además, si el diseño entra dentro de una aplicación muy específica, como la radiofrecuencia, los circuitos de alta velocidad o la tecnología militar/aeroespacial, la selección del contratista es una decisión de vida o muerte desde el punto de vista empresarial. Seleccionar a la empresa de PCB equivocada podría comprometer el futuro de su producto.

Barreras

Aunque la industria de las placas de circuito impreso era enorme en Estados Unidos, la realidad actual es que la mayoría de los grandes fabricantes están en el extranjero: China, Taiwán y la India son los lugares de referencia para los circuitos impresos. Los bajos costes de la mano de obra en estos países son la principal fuerza detrás de esta tendencia; ahora, puede ponerse en contacto con un fabricante de PCB o una casa de montaje en Asia y obtener un lote de PCB por sólo una fracción de lo que tendría que pagar para que se hagan en los EE.UU..

Sin embargo, no todo es perfecto. Los plazos de entrega son obviamente más cortos en Estados Unidos debido a los tiempos de tránsito y a la ausencia de retrasos aduaneros. Además, las diferencias horarias entre Asia y América podrían transformar fácilmente un simple proceso de presupuesto y pedido en un suplicio de una semana, y en algunos casos, la barrera del idioma acabará complicando aún más las cosas con correos electrónicos y llamadas de un lado a otro, a veces solo para aclarar un pequeño detalle.

5: Firmware, pruebas, diseño mecánico

Llegados a este punto, deberías tener en tus manos una placa de circuitos totalmente montada y tu prototipo listo para programar (si es necesario) y probar. Pero, de nuevo, ¿qué ocurre si no tienes el equipo, los conocimientos, el tiempo, o simplemente te sientes más seguro si un diseñador electrónico profesional lo hace por ti?

Disponemos de las herramientas necesarias para ofrecer servicios adicionales que son importantes a la hora de perseguir el objetivo de obtener un producto final: desarrollo de firmware, pruebas y diseño de carcasas.

Hoy en día, la mayoría de los productos electrónicos son digitales y requieren cierta programación. Podemos hacerlo gracias a nuestra experiencia con el desarrollo embebido y los microcontroladores.

Las pruebas son importantes, ya que quiere asegurarse de que su producto funciona según lo previsto. Podemos realizar procedimientos de prueba para garantizar el correcto comportamiento del diseño.

Por último, si piensa vender un producto, necesitará una caja que lo proteja del entorno y de los golpes mecánicos. Estaremos encantados de ayudarle también en esta tarea.

Esperamos que hayas disfrutado de esta serie de artículos sobre todos los pasos que necesitas para transformar tu idea en un producto real, si estás interesado en alguno de los servicios descritos en esta serie, no dudes en ponerte en contacto con nosotros, al fin y al cabo ¡nuestro trabajo es ayudarte! Nuestro principal objetivo es ayudar a pequeñas y medianas empresas, emprendedores con ideas sorprendentes que necesitan ese empujón para materializarlas.