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Diseñador PCB: funciones, herramientas y cómo llevar tu diseño a prototipo

Contenido

Qué hace un diseñador PCB hoy (más que “dibujar pistas”)

Un diseñador PCB no solo enruta; traduce requisitos eléctricos y mecánicos en un tablero fabricable, testeable y estable. El trabajo arranca con el esquemático bien anotado (nombres, valores, tolerancias), la BOM limpia y versiones controladas. A partir de ahí, la magia ocurre en el layout: apilado de capas, reglas de diseño (DRC), separación de dominios (analógico, digital, potencia, RF), retorno de corrientes y disipación térmica.

En mi día a día, los proyectos que llegan para prototipos fallan (cuando fallan) casi siempre por tres cosas: reglas incompletas, salidas de fabricación deficientes y poca alineación con el proceso SMT. Por eso empiezo revisando: ¿qué impedancias necesitas?, ¿cuál es la clase de clearances?, ¿qué acabado buscas (HASL, ENIG)?, ¿hay vías en pad (VIA-in-Pad) que requieran relleno? Con estas respuestas, el resto fluye.

Del esquemático al layout: reglas, apilado y enrutado

Define un stackup realista (FR-4 típico o materiales de alta frecuencia), fija anchos/espaciados por net class, reserva capas para planos de referencia y rutas críticas (clocks, pares diferenciales). En prototipos de bajo volumen suelo recomendar 4–6 capas como sweet spot: suficiente para control de retorno e impedancias, sin disparar costes.

EMI/EMC y gestión térmica sin dolor de cabeza

Piensa en EMC desde el minuto cero: bucles mínimos, desacoplos próximos, retorno controlado, y filtros donde corresponde. Para térmica, ubica disipadores, vias térmicas y zonas de alivio. En nuestra línea SMT, cuando un cliente trae BGA con mal escape o sin stencil optimizado, el retrabajo se dispara; con aperturas y vias tapadas correctas, el primer pase sale limpio.

Herramientas EDA que realmente se usan

No existe “el mejor EDA” universal. KiCad brilla en proyectos open y startups; Eagle/Fusion es práctico si ya vives en Autodesk; Altium domina en complejidad, reglas avanzadas y colaboración; DesignSpark/CircuitMaker encajan en presupuestos ajustados. Lo clave no es la marca sino la disciplina: librerías con footprints verificados, reglas coherentes y salidas correctas.

KiCad vs Eagle vs Altium: ¿cuál conviene según el proyecto?

  • Prototipos IoT / bajo coste: KiCad + librerías comunitarias auditadas.

  • Integración mecánica: Eagle/Fusion por su acople con CAD 3D.

  • Alta densidad/velocidad: Altium por el control fino (rooms, clases, pares).

Yo trabajo con todos. Lo único innegociable: footprints auditados (taladros, pastas, courtyards) y nombres de referencia consistentes con la BOM.

Archivos de salida que pide el fabricante (Gerber, taladros, pick&place, BOM)

Para que en fábrica no adivinemos:

  • Gerbers RS-274X por capa, archivo de taladros (Excellon) y drawings con espesor, acabado, color, tolerancias.

  • Centroid/Pick&Place (XY, rotación, lado) y BOM con MPN reales.

  • Para BGA/QFN, añade paste layer ajustado y stencil con reducción si procede.
    Cuando recibimos esto completo, tu cotización sale en horas y el primer pase SMT suele ser exitoso.

De diseño a fábrica: checklist DFM para que salga a la primera

DFM no es burocracia; es evitar bucles de corrección. Mi checklist base:

  1. Stackup confirmado con materiales reales (espesores dieléctricos y cobre).

  2. Densidades: anchos/espaciados y anillos anulares fab-friendly.

  3. Impedancias controladas y pares diferenciales documentados (gap/width).

  4. Clearances de seguridad (alta tensión, separación analógico-digital).

  5. Vías: tapadas/rellenadas si hay VIA-in-Pad, lejos de pads SMD críticos.

  6. Panelización y fiduiciales para SMT (globales y locales).

  7. Stencil: espesores y aperturas coherentes (apertura en BGA, alivios en pads grandes).

  8. Marcados (referencias, fecha/lote) sin invadir keepouts.

Tolerancias, impedancias y clearances que más fallan

Errores típicos: pareja DDR sin referencia continua, microstrip calculado “a ojo”, clearances de HV insuficientes. Solución: simples fichas por red crítica (objetivo, capa, referencia) y mini-revisión antes de generar Gerbers.

Stencil SMD y preparación para SMT (BGA, mixto, AOI, E-Test)

El stencil manda en el rendimiento SMT: grosor, apertura con reducción en QFN y alivios de “head-in-pillow” en BGA. Nosotros corremos AOI y E-Test cuando aplica; si el diseño viene con testpoints accesibles, el bring-up es inmediato.

Prototipos y baja escala: cómo comprimir tiempos y costes

En bajo volumen cada hora cuenta. Lo que más acelera:

  • Paquete de fabricación completo (Gerber + taladros + drawing + stackup).

  • BOM con alternativas por componente crítico.

  • Pick&Place y datos de stencil cerrados.

Qué datos aceleran la cotización y reducen iteraciones

Un drawing con espesor, acabado, color y notas DFM ahorra intercambios. Si además indicas pares diferenciales y impedancias, podemos validar el stackup en la oferta. Cuando el cliente nos manda también el modelo 3D (STEP) verificamos colisiones antes de cortar cobre.

Ensamblaje SMT en bajo volumen: errores típicos y cómo evitarlos

  • Footprints no estándar: valida con la hoja del fabricante.

  • Componentes obsoletos: marca alternativas en BOM.

  • Rotaciones inconsistentes en PnP: usa convenciones IPC.
    Mi regla: “si dudas, documenta”. Esa transparencia reduce coste y lead-time sin tocar calidad.

Roles y salidas profesionales del diseñador PCB

El diseñador hoy es un integrador: entiende requisitos eléctricos, limita el ruido, coordina con mecánica y negocia con fabricación. Salidas: I+D, calidad/validación, DFM, FAE, o freelance especializado (alta velocidad, RF, potencia).

Habilidades clave y formación recomendada

  • ECAD (KiCad, Altium, etc.), lectura de datasheets, normas IPC.

  • EMI/EMC, integridad de señal/potencia, DFM/DFT.

  • Soft skills: gestión de cambios, comunicación con compras y fábrica.

Rango salarial y modalidades (empleo vs freelance)

Depende de país, sector y complejidad. Como tendencia: perfiles que dominan DFM+SMT y hablan el idioma de fábrica capturan mejores tarifas y proyectos más estables.

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Simulación y verificación previa al envío a fábrica

Antes de apretar “exportar”, valida: DRC/ERC sin errores, SI/PI en líneas críticas y térmica en zonas de potencia. No necesitas un laboratorio de la NASA: con las herramientas del propio EDA y un par de plugins puedes detectar el 80% de problemas.

Integridad de señal (SI) y potencia (PI): qué simular y con qué herramientas

Simula pares diferenciales, líneas de reloj, resets y trazas largas a conectores. Para potencia, mira drop de tensión y corrientes de retorno. Incluso en KiCad, hay opciones para análisis básico; en Altium, la integración es más profunda.

Validaciones ERC/DRC automatizadas que te ahorran retrabajos

Crea clases de reglas por dominio (alta tensión, analógico, digital). No ignores warnings de vias en pad, aperturas en máscara o clearances. Cada warning obviado en el EDA se convierte en coste más adelante.

Análisis térmico y “corrientes de retorno” para evitar sorpresas en EMC

Las corrientes de retorno quieren su plano de referencia; si lo cortas con un slot o antipad, abres la puerta al ruido. Para térmica, usa vias térmicas bajo reguladores y cobre donde convenga. Esto, en producción, es la diferencia entre retrabajo y primer pase OK.


Preguntas frecuentes sobre diseñador PCB

¿Qué hace un diseñador PCB?

Un diseñador PCB convierte un esquema eléctrico en una placa de circuito impreso fabricable y testeable. Define stackup, reglas DRC, anchos/espacios, impedancias y el enrutado de señales críticas (pares diferenciales, clock). Prepara salidas de fabricación (Gerbers, taladros Excellon, drawing), BOM con MPN y Pick&Place para SMT. También cuida EMI/EMC, gestión térmica y DFM/DFT para que el prototipo y la producción de bajo volumen salgan a la primera.

Los más comunes son KiCad, Altium Designer y Eagle/Fusion.

  • KiCad: ideal para prototipos y presupuesto ajustado, gran comunidad.

  • Altium: reglas avanzadas, colaboración, alta densidad/velocidad.

  • Eagle/Fusion: buena integración ECAD–MCAD.
    Elige según complejidad, necesidad de impedancias controladas, librerías/footprints verificados y flujo con tu fabricante SMT. Más que la herramienta, importa la disciplina: librerías auditadas y salidas completas.


Sigue un checklist DFM:

  1. Confirma stackup y materiales (FR-4/alta frecuencia).

  2. Documenta impedancias, pares diferenciales y clearances.

  3. Genera Gerbers RS-274X, Excellon, drawing con espesores/acabado (ENIG/HASL), color y tolerancias.

  4. Entrega BOM con MPN/alternativas y Pick&Place (XY/rotación).

  5. Define stencil (grosor/aperturas).
    Con esto, el fabricante puede cotizar rápido, montar SMT con AOI/E-Test y maximizar la probabilidad de primer pase OK.

El salario/tarifa depende del país, experiencia y complejidad del proyecto. Suelen pagar más los perfiles con DFM/EMC, alta velocidad, BGA y handoff completo a SMT. En freelance, el precio varía por alcance (solo layout vs. paquete completo: BOM + Gerbers + PnP + stencil), urgencia, revisión de librerías/footprints y soporte hasta bring-up. Consejos: define entregables, revisiones incluidas y cronograma para evitar desvíos.


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