Qué vas a aprender aquí
Una PCB (Printed Circuit Board) es la placa donde se montan los componentes electrónicos y se conectan entre sí mediante pistas de cobre. Diseñar una PCB profesional no es “dibujar líneas”: es tomar decisiones que afectan a varios niveles al mismo tiempo:
- funcionamiento eléctrico,
- ruido y estabilidad,
- facilidad de fabricación y montaje,
- fiabilidad y coste.
La idea de esta guía es darte una vista de pájaro del proceso completo: desde que aparece la necesidad (o el “quiero una placa que haga magia”) hasta que la PCB se fabrica, se monta y se valida. Aquí no entraremos a fondo en cada tema: el objetivo es que entiendas qué piezas existen y cómo encajan. Luego, cada sección se puede convertir en artículos más específicos.
1) El proceso completo (visión de alto nivel para no perderse)
Piensa en el diseño de una PCB como una cadena de producción: todo se apoya en lo anterior. Si algo está mal al principio, corregirlo al final suele ser difícil y caro.
- Requisitos (definir qué tiene que hacer el producto)
- Esquemático (qué se conecta con qué)
- Librerías (símbolos + footprints: pasar el esquema al mundo real)
- Definición del stackup (aunque “por fuera” parezcan iguales, por dentro cada PCB puede ser muy distinta)
- Colocación de componentes (placement: decidir dónde va cada cosa)
- Ruteado (routing: hacer las conexiones físicas)
- Revisión
- Preparación para fabricación (Gerbers/ODB++ + taladros + notas)
- Fabricación (el fabricante transforma tus ficheros en una placa real)
- Montaje y test (ensamblado, inspección, validación)
Idea clave: cuanto antes detectas un fallo, más barato es.
[IMAGEN 2 — “Diagrama de flujo de diseño a fabricación”]
Diagrama con flechas: requisitos → esquemático → layout → outputs → fabricación → montaje → test.
2) Nomenclatura técnica (traducción simultánea “humano ↔ PCB”)
- PCB: placa de circuito impreso.
- Esquemático (schematic): diagrama lógico eléctrico.
- Layout: diseño físico (componentes + pistas + capas).
- Footprint / land pattern: huella de pads de un componente en la PCB (crítico). IPC-7351 es referencia clásica para huellas SMT.
- Stackup: estructura de capas (cobre + dieléctricos).
- Plano (plane): zona grande de cobre (GND, VCC…).
- Vía (via): agujero metalizado que conecta capas.
- PTH / THT: Through Hole (agujero pasante).
- SMT: montaje superficial.
- DRC: Design Rule Check (reglas geométricas).
- ERC: Electrical Rule Check (reglas eléctricas).
- DFM / DFA / DFT: diseño para fabricar / ensamblar / testear (marco general cubierto por estándares como IPC-2221).
- SI / PI: Signal Integrity / Power Integrity.
- Impedancia controlada: pistas diseñadas para un valor (50 Ω, 90 Ω diferencial…).
- Retorno de corriente: por dónde vuelve la corriente (clave para EMI/SI).
3) Requisitos (del “quiero magia” al “quiero algo verificable”)
Normalmente, antes de empezar a tocar nada, el cliente te pasa la lista de los Reyes Magos:
“quiero que la tarjeta levite mientras soporta una taza de café… y ya que estamos, que tenga IA”.
Tu trabajo aquí es traducir deseos en requisitos manejables, verificables y con prioridades. Vamos: si te piden que vuele, alguien tendrá que definir si necesita alas, hélices o si estamos hablando de un dron.
Lo habitual es crear un documento de requisitos, porque más adelante alguien tendrá que comprobar que el producto cumple cada punto (no lo que “creemos” que pidió el cliente, sino lo que está escrito).
En esta fase es muy útil crear:
- un diagrama de bloques (funcionalidades principales),
- una lista de interfaces (qué entra/sale: USB, Ethernet, CAN, LVDS, ADC…),
- y, si aplica, requisitos de entorno (temperatura, vibración, EMC, certificación, IP rating, etc.).
Ejemplo simple de bloque:
- Un regulador DC/DC alimenta al controlador
- El controlador necesita X interfaces y Y periféricos
- Hay que cumplir consumo, ruido, robustez, etc.
4) Esquemático profesional
El esquemático es el documento que indica cómo se conectan los componentes entre ellos. Nada más… y nada menos.
En la práctica, es una de las fases que más tiempo consume, junto con el ruteado del layout.
Aquí se hacen:
- cálculos (dimensionado de resistencias, filtros, protecciones, pérdidas),
- revisiones de datasheets,
- y, cuando toca, simulaciones.
La buena noticia: es rarísimo tener que inventar la rueda. Si lo que intentas hacer es razonable, alguien ya lo ha hecho: eso significa que gran parte del trabajo es investigación y adaptación.
Por eso:
- documenta bien los circuitos,
- entiende lo que estás copiando (no basta con “funciona en una app note”),
- y ante la duda, deja margen para corregir en pruebas (test points, configuraciones, opciones de montaje, etc.).
Para dibujar esquemas se usan herramientas CAD como KiCad, Altium o Mentor Xpedition. Cada una tiene su mundo y cambiar de una a otra cuesta un poco (lo justo para que lo recuerdes cada vez que alguien diga “da igual, es lo mismo”).
Ventaja clave: estos CAD incluyen verificaciones potentes:
- pines sin conectar,
- símbolos incoherentes,
- conflictos básicos,
- errores de conexión.
5) Librerías y footprints (donde nacen bugs mecánicos)
Cuando tienes el esquemático, toca traducirlo al mundo físico.
Es como dibujar una línea que une Madrid con Barcelona: el plano es bonito, pero ahora hay que construir la carretera.
En las librerías del CAD se relacionan:
- el símbolo (lo que dibujas en el esquema),
- con el footprint (la huella física en la PCB).
Para hacer esta traducción se usa el “empaquetado” o packaging: asignar a cada símbolo del esquemático su huella correspondiente. Tranquilidad: muchas veces es “darle a un botón”… pero hay un matiz importante:
Si la huella está mal, el componente no suelda o no encaja.
Y eso no se arregla con software.
Las huellas incluyen:
- pads de cobre,
- máscara de soldadura (solder mask),
- pasta (paste),
- serigrafía,
- courtyard / keepout (zona de guarda).
Suele ayudar mucho mirar componentes reales y entender tolerancias mecánicas.
6) Stackup: capas, planos y por qué no es “un detalle del fabricante”
Ahora toca pensar en cómo se van a hacer esas conexiones físicas. Las líneas del esquemático se convierten en pistas de cobre que estarán en una o varias capas dentro de la PCB.
Una PCB se construye alternando:
- material conductor (cobre),
- y material aislante (dieléctrico, a menudo llamado prepreg o core según el caso).
Conexiones:
- En X e Y: pistas en una misma capa.
- En Z (de arriba a abajo): vías, que son agujeros metalizados.
Si la señal eléctrica fuese una persona que debe ir a la habitación 436 de un hotel:
- las vías serían el ascensor que la sube a la planta 4,
- las pistas serían el pasillo hasta la habitación 36.
Y el stackup sería la estructura del hotel: hay hoteles de 2, 4, 6, 8, 10… pisos.
Definir el stackup depende de:
- número de señales,
- densidad de componentes,
- niveles de ruido permitidos,
- interfaces rápidas,
- requisitos de impedancia controlada,
- y coste.
No te preocupes: hay reglas prácticas y stackups típicos que funcionan muy bien.
7) Colocación (Placement): aquí se decide el 70% del éxito
Es hora de poner los “toppings” en la tarjeta, pero no vale lanzarlos al azar.
El diseño electrónico real tiene pocas cosas automáticas: necesitas iterar. Es muy común que el primer placement te quede precioso, todo simétrico y alineado… hasta que empiezas a rutear y te pitan los oídos.
Aquí ya tienes:
- un contorno de PCB (normalmente rectangular, a veces no),
- restricciones mecánicas (agujeros, tornillos, conectores),
- zonas calientes (potencia, drivers, reguladores),
- y zonas sensibles (analógico, RF, sensores).
Un buen placement:
- reduce longitudes críticas,
- mantiene retornos “limpios”,
- minimiza bucles de corriente,
- y hace que el ruteado sea razonable.
Esto es arte, sí. Pero del arte que se puede entrenar.
8) Ruteado (Routing): la segunda fase que más tiempo consume
El ruteado suele ser el otro gran agujero negro de horas. Y además tiene trampa: a medida que avanzas, descubres problemas que no habías previsto.
Es típico que, ruteando, te des cuenta de que:
- faltaba una resistencia,
- un pin estaba mal asignado,
- una interfaz necesita terminación,
- o el placement “bonito” era inviable.
Aquí entra la física:
- definir anchos de pista (corriente, resistencia, pérdidas),
- definir separaciones (aislamiento, diafonía/crosstalk),
- decidir el uso de vías (cada vía añade discontinuidad y complejidad).
El CAD ayuda mucho con reglas y verificaciones, y también puedes apoyarte en herramientas externas como Saturn PCB Toolkit para cálculos rápidos (impedancias, anchos, etc.).
9) Revisión (donde se paga el peaje del orgullo)
DDespués de todo esto estarás hasta la coronilla de ver tu diseño. Y justo ahí toca revisar.
Lo ideal:
- Pasar verificaciones del CAD (ERC/DRC).
- Revisar con checklist.
- Si puedes, pedirle a un compañero que lo mire. Un ojo fresco detecta fallos que tú ya no ves.
En empresas más maduras (o en diseños críticos), aquí entra la parte seria de verdad:
- simulación de SI/PI (integridad de señal y potencia),
- revisión térmica,
- revisión EMC/EMI a nivel de layout.
No siempre se hace por coste/tiempo, pero cuando un diseño es exigente, esta etapa puede ahorrar iteraciones completas de prototipos.
10) Salidas a fabricación: qué tienes que entregar (y qué revisar)
Cuando el diseño está listo, toca hacerlo realidad. Del software de layout salen archivos que enviarás al fabricante:
- Gerbers o ODB++
- archivo de taladros
- notas de fabricación (stackup, acabados, tolerancias)
- a veces: netlist, dibujo mecánico, cupones de impedancia, etc.
Puedes mandar esto a fabricantes como PCBWay, JLCPCB, Eurocircuits, Aisler (y muchos más). Cada uno tiene capacidades y “letras pequeñas” diferentes: lo veremos en artículos específicos.
Y sí: este es el momento en que pones los pies sobre la mesa, te estiras y piensas que lo has hecho perfecto… hasta que te escribe la fábrica:
“solo hay que cambiar unas pequeñas cosas para que esto no sea una pesadilla”.
11) Montaje y test (cuando tu diseño se enfrenta al mundo real)
Fabricar la placa es solo una parte. Luego hay que:
- montar componentes (SMT/THT),
- inspeccionar soldaduras (AOI, rayos X si aplica),
- y probar que el circuito hace lo que debe.
En esta etapa aparecen los clásicos:
- “esto en simulación iba bien”,
- “la línea de datos está perfecta… excepto cuando el motor arranca”,
- “¿por qué el ADC ahora es poeta y mide lo que siente?”.
Aquí se valida:
- funcionalidad (cumple requisitos),
- robustez (ruido, temperatura, tolerancias),
- y, si aplica, cumplimiento normativo (EMC, seguridad, etc.).
Consejo práctico: deja previstos desde el diseño:
- puntos de test,
- conectores de programación,
- resistencias “opcionalmente montables” (0 Ω, pads extra),
- zonas para medir y depurar.
12) Conclusión (y cómo usar esta guía)
Si eres nuevo en diseño de PCBs, quédate con esto:
- el proceso es una cadena,
- el esquemático y las librerías importan más de lo que parece,
- el placement decide gran parte del éxito,
- y la revisión evita dramas.
Si ya diseñas, usa esta guía como mapa:
- identificar en qué fase aparecen tus fallos recurrentes,
- convertirlos en checklists,
- y mejorar tu flujo para necesitar menos iteraciones.
Esta guía es una vista general. A partir de aquí, los siguientes “pilares” naturales para profundizar son:
- retorno de corriente (el motivo real de muchas fallas),
- stackup e impedancias controladas,
- estrategia de desacoplo y PI,
- DFM/DFA/DFT con ejemplos reales,
- checklist profesional de revisión de esquemas y layouts.