Hay tecnologías y descubrimientos que cambian el mundo de forma visible y ruidosa: el automóvil, el avión, el teléfono. Y hay tecnologías que lo cambian de forma silenciosa e invisible. Aquellas que están en todas partes sin que nadie las vea ni piense en ellas. Esas que hacen posible todo lo demás sin recibir nunca el reconocimiento que merecen. Las placas de circuitos impresos son la más importante de ese segundo grupo. Sin ellas no existiría ninguno de los dispositivos electrónicos que definen la vida contemporánea: ni el smartphone en tu bolsillo, ni el ordenador sobre tu mesa, ni el coche que conduces, ni el marcapasos que mantiene vivo a alguien que conoces, ni el satélite que hace posible que Google Maps sepa dónde estás en este momento.
Son, en el sentido más literal de la expresión, la base sobre la que se construye el mundo moderno. Y sin embargo la mayoría de las personas nunca han pensado en ellas, no sabrían reconocerlas si las vieran y mucho menos podrían explicar qué son ni cómo funcionan.
La historia sobre las placas de circuitos impresos que no conocías
Esta es su historia y su explicación. Y es una historia que merece ser contada.
El concepto de la placa de circuito impreso nació a principios del siglo XX. En ese momento en que los ingenieros empezaron a buscar alternativas al caos de cables y conexiones punto a punto que caracterizaba a los primeros dispositivos electrónicos. La idea era simple en su formulación y revolucionaria en sus implicaciones. Conectar los componentes electrónicos con cables individuales, trazar las conexiones como pistas conductoras sobre una superficie plana de material aislante. Esas pistas reemplazaban a los cables, los componentes se soldaban directamente sobre ellas y el resultado era un conjunto compacto, reproducible y enormemente más fiable que cualquier alternativa anterior.
Creación de las placas de circuitos impresos
El austriaco Paul Eisler es generalmente reconocido como el inventor de la PCB moderna. Inició sus trabajos con el PCB en los años treinta y cuarenta del siglo XX. Pero fue la Segunda Guerra Mundial la que aceleró el desarrollo de la tecnología de forma decisiva. Había una necesidad de producir dispositivos electrónicos, espoletas de proximidad, equipos de radio, sistemas de navegación en grandes volúmenes con alta fiabilidad y tamaño reducido. Esto convirtió las placas de circuitos impresos en una prioridad tecnológica de primer orden para los gobiernos aliados.
Lo que vino después es una historia de miniaturización progresiva y de aumento de complejidad que no ha parado desde entonces. En primer lugar, placas de una sola cara con pistas de cobre visibles a ojo desnudo. Después, las placas de doble cara y las primeras multicapa de los años sesenta y setenta. Por último, los PCB contemporáneos con dieciséis, veinticuatro o más capas de cobre separadas por materiales dieléctricos de alta precisión. Estos últimos ya con pistas de anchura inferior a cien micras, menos que el diámetro de un cabello humano, y con densidades de integración que habrían parecido ciencia ficción a los ingenieros de la posguerra.
La física y la química de una tecnología que parece simple y no lo es
Mirar una placa de circuito impreso desde fuera, ese rectángulo verde con componentes soldados y pistas de cobre visibles en los bordes, da una impresión de simplicidad que es completamente engañosa. En su interior hay una estructura de una complejidad física y química considerable que es el resultado de décadas de desarrollo de materiales y procesos.
Materiales, piezas y demás ensambles de una placa de circuito impreso
FR4
El material base más utilizado es el FR4. Es una resina epoxi reforzada con fibra de vidrio que ofrece un equilibrio casi perfecto entre propiedades mecánicas, comportamiento dieléctrico, estabilidad térmica y coste de producción. Ese material base se lamina con láminas de cobre de espesor controlado con precisión de micras, y el patrón de pistas se define mediante procesos fotolitográficos que tienen más en común con la fotografía de precisión que con la carpintería o la metalurgia.
Vías
Las vías, aquellos taladros metalizados que conectan eléctricamente las distintas capas de cobre. Estas son quizás el elemento más crítico de toda la estructura. Una vía bien fabricada es una columna de cobre de menos de medio milímetro de diámetro que atraviesa todos los materiales de la placa y mantiene una conexión eléctrica fiable bajo ciclos térmicos que pueden ir de menos cuarenta a más de ciento cincuenta grados centígrados, bajo vibraciones mecánicas, bajo la humedad y bajo el paso de corriente durante décadas. Fabricar esas vías con la fiabilidad que las aplicaciones más exigentes requieren es un proceso complejo. Se requiere de gran precisión mecánica, química de deposición de metales y control estadístico de proceso en una forma que los mejores fabricantes de placas de circuitos impresos del mundo han tardado décadas en dominar.
Máscara de soldadura
La máscara de soldadura, en este caso nos referimos a esa capa verde, roja, azul o negra que da color a la placa. Se encarga de proteger las pistas de cobre de la oxidación y evita los puentes de estaño durante el proceso de soldadura de componentes. Además, su color no es aleatorio. El verde es el más utilizado porque históricamente era el que mejor contraste ofrecía bajo los sistemas de inspección visual que los operarios usaban antes de la automatización, y la inercia de décadas lo ha convertido en el estándar de facto de la industria aunque hoy existan sistemas de inspección automatizada que no dependen del color para funcionar.
Por qué la fabricación de placas de circuitos impresos es más estratégica de lo que parece
La pandemia de 2020 y la posterior crisis de semiconductores pusieron de manifiesto algo que los expertos en cadenas de suministro llevaban años advirtiendo. Que la dependencia de los países occidentales de la producción asiática de componentes electrónicos, incluidas las placas de circuitos impresos, es una vulnerabilidad estratégica real. Es decir, se podían sufrir consecuencias económicas y de seguridad que van mucho más allá del inconveniente de tener que esperar más tiempo para recibir un pedido.
Las disrupciones en las cadenas de suministro de PCB paralizaron líneas de producción de automóviles. También, retrasaron el lanzamiento de productos de consumo y encarecieron equipos médicos. Además de poner en evidencia que la capacidad de fabricar circuitos impresos con calidad y en plazos predecibles es un activo industrial estratégico que no puede depender de forma exclusiva de proveedores geográficamente distantes y con intereses que no siempre se alinean con los de sus clientes.
Conciencia social en la industria del PCB
Esa conciencia ha impulsado en los últimos años una revisión de las políticas de aprovisionamiento de muchas empresas europeas. También ha conseguido estimular una revalorización de los fabricantes de placas de circuitos impresos nacionales y europeos que tienen la capacidad técnica y la fiabilidad de proceso para ser una alternativa real. La ventaja de coste de los fabricantes asiáticos en grandes volúmenes de placas estándar seguirá siendo real durante mucho tiempo. No para toda la producción pero sí para los proyectos donde la proximidad, la comunicación directa, la trazabilidad y la agilidad de respuesta tienen un valor que el precio por unidad no puede capturar.
En ese contexto, los fabricantes españoles con décadas de experiencia y con la inversión tecnológica necesaria para competir en el segmento de mayor valor añadido son una parte importante de la respuesta industrial a una pregunta estratégica que Europa lleva demasiado tiempo postergando. Es por eso que debes encontrar uno de esos fabricantes que puedan aportar valor para tu próximo proyecto, con experiencia y capacidad técnica para fabricar placas de circuitos impresos que cumplan las exigencias más altas del mercado.
