Reglas de Diseño de PCB que Todo Ingeniero Debe Conocer: 40+ Directrices Esenciales (2025)

Las reglas de diseño PCB son la base de toda placa exitosa. Determinan si tu diseño se fabricará correctamente, funcionará de manera confiable y cumplirá con los estándares de la industria. En esta guía completa, cubriremos las más de 40 reglas esenciales que todo ingeniero debe conocer - desde las tablas de separación IPC-2221 hasta configuraciones prácticas de DRC.

1. Por Qué Importan las Reglas de Diseño

Según NCAB Group, más del 30% de los paquetes de datos Gerber enviados a fabricantes contienen problemas - incluyendo conflictos de reglas de diseño, información ambigua y contradicciones de especificaciones. Estos errores conducen a:

Producción retrasada - Ida y vuelta con fabricantes para aclarar problemas
Placas fallidas - Defectos de fabricación por restricciones violadas
Problemas de integridad de señal - Crosstalk, reflexiones y fallas EMI
Problemas de confiabilidad - Fallas tempranas en campo por separaciones inadecuadas
Costos aumentados - Rediseños, retrabajos y envíos urgentes

Consejo Profesional

Siempre consulta con tu fabricante de PCB sus capacidades específicas antes de finalizar las reglas de diseño. Los fabricantes estándar como JLCPCB tienen especificaciones documentadas, pero las capacidades varían. Usa sus reglas como mínimos, no como objetivos.

2. Estándares de Separación IPC-2221

IPC-2221 es el estándar internacionalmente reconocido para diseño de PCB, publicado por IPC (Association Connecting Electronics Industries). Define el espaciado mínimo de conductores basado en voltaje, tipo de capa y condiciones ambientales.

2.1 Separaciones Mínimas de Placa Desnuda (Tabla 6-1)

Voltaje (V)	Capas Internas	Externas Sin Recubrir	Recubiertas Conformales
0-15V	0.05mm (2 mil)	0.1mm (4 mil)	0.05mm (2 mil)
16-30V	0.05mm (2 mil)	0.1mm (4 mil)	0.05mm (2 mil)
31-50V	0.1mm (4 mil)	0.6mm (24 mil)	0.13mm (5 mil)
51-100V	0.1mm (4 mil)	0.6mm (24 mil)	0.13mm (5 mil)
101-150V	0.2mm (8 mil)	0.6mm (24 mil)	0.4mm (16 mil)
151-250V	0.2mm (8 mil)	1.25mm (50 mil)	0.4mm (16 mil)
251-300V	0.2mm (8 mil)	1.25mm (50 mil)	0.4mm (16 mil)
301-500V	0.25mm (10 mil)	2.5mm (100 mil)	0.8mm (32 mil)

2.2 Separación vs. Distancia de Fuga

Entender la diferencia es crítico para el cumplimiento de seguridad:

Separación (Clearance)

La distancia más corta entre dos conductores medida a través del aire. Crítica para prevenir arcos eléctricos durante picos de voltaje.

Distancia de Fuga (Creepage)

La distancia más corta entre conductores medida a lo largo de la superficie del PCB. Crítica para prevenir tracking debido a contaminación.

Nota Importante

Para diseños de alto voltaje (>500V), usa la fórmula: Separación = 2.5mm + (V-500) × 0.005mm para conductores externos sin recubrir. Estándares de seguridad como IEC 62368-1 pueden requerir valores más estrictos.

3. Reglas de Ancho y Espaciado de Pistas

3.1 Ancho Mínimo de Pista por Aplicación

Aplicación	Ancho Mínimo	Notas
Pistas de señal estándar	0.15mm (6 mil)	Seguro para la mayoría de fabricantes
Salida BGA de paso fino	0.1mm (4 mil)	Requiere fabricación avanzada
Pistas de alimentación (1A @ 10°C aumento)	0.5mm (20 mil)	1oz cobre, capa externa
Pistas de alimentación (3A @ 10°C aumento)	1.5mm (60 mil)	1oz cobre, capa externa
Rieles principales de alimentación (5-10A)	2.5mm (100 mil)+	O usar relleno/plano de cobre

3.2 La Regla 3W para Espaciado de Señales

Para señales digitales, la regla 3W previene crosstalk entre pistas paralelas:

Espaciado de Pistas = 3 × Ancho de Pista

Ejemplo: pistas de 20 mil → 60 mil de espaciado centro a centro

Para señales críticas, usa la regla 5W o 10W para señales analógicas sensibles para lograr mejor aislamiento.

Reglas de Espaciado de Pistas PCB - Visualización de la Regla 3W

3.3 Reglas de Dirección de Ruteo

Placas de 2 Capas

• Capa superior: Ruteo horizontal
• Capa inferior: Ruteo vertical
• Minimiza cruces y vías
• Usar gran relleno de tierra en inferior

Placas de 4+ Capas

• Alternar H/V en capas de señal
• Plano de tierra dedicado (L2)
• Plano de alimentación dedicado (L3)
• Planos de referencia reducen EMI

4. Requisitos de Vías y Anillos Anulares

4.1 Especificaciones de Tamaño de Vías

Tipo de Vía	Diámetro de Perforación	Diámetro de Pad	Anillo Anular
Estándar (2 capas)	0.3mm (12 mil)	0.6mm (24 mil)	0.15mm (6 mil)
Estándar (4+ capas)	0.2mm (8 mil)	0.45mm (18 mil)	0.125mm (5 mil)
Micro vía (HDI)	0.1mm (4 mil)	0.25mm (10 mil)	0.075mm (3 mil)
IPC Clase 3	Según diseño	Según diseño	0.05mm (2 mil) mín

4.2 Cálculo de Anillo Anular

Anillo Anular = (Diámetro de Pad - Diámetro de Perforación) ÷ 2

Ejemplo: pad de 0.6mm con perforación de 0.3mm = anillo anular de 0.15mm

Vía Buena

Perforación centrada, anillo uniforme

Tangencia

Borde de perforación toca borde de pad

Ruptura

Perforación se extiende más allá del pad

Tolerancia de Fabricación

Los fabricantes de PCB típicamente tienen tolerancia de registro de perforación de ±0.075mm (3 mil). Diseña con anillos anulares más grandes (0.15mm+) para tener en cuenta esta variación y asegurar conexiones confiables.

4.3 Capacidad de Corriente de Vías

Usa múltiples vías para conexiones de alta corriente. Una sola vía de 0.3mm con cobre de 1oz puede transportar aproximadamente 1A de forma segura. Para conexiones de alimentación:

Pista de 3A: Usar 3-4 vías en paralelo
Conexión de 5A+: Usar matriz de vías o vías más grandes (0.5mm+)
Vías térmicas bajo ICs: Usar vías de 0.3mm en cuadrícula de 1mm para disipación de calor

5. Reglas de Colocación de Componentes

5.1 Orden de Prioridad de Colocación

Componentes fijos/mecánicos - Conectores, orificios de montaje, interruptores
ICs grandes y procesadores - Posicionar centralmente para facilitar el ruteo
Componentes de alimentación - Reguladores, inductores cerca de entrada de alimentación
Condensadores de desacople - A 3-5mm de pines de alimentación del IC
Osciladores de cristal - Lo más cerca posible de pines de reloj del MCU
Pasivos restantes - Agrupar por función, orientar consistentemente

5.2 Reglas de Espaciado de Componentes

Tipo de Componente	Espaciado Mínimo	Recomendado
SMD a SMD	0.2mm (8 mil)	0.3mm+ (12 mil+)
SMD a borde	0.3mm (12 mil)	0.5mm+ (20 mil+)
THT a THT	0.5mm (20 mil)	1mm+ (40 mil+)
Componentes generadores de calor	2mm (80 mil)	5mm+ (200 mil+)

5.3 Reglas de Orientación de Componentes

Hacer

✓ Orientar todos los ICs en la misma dirección
✓ Alinear condensadores polarizados consistentemente
✓ Agrupar componentes relacionados juntos
✓ Colocar todos los SMD en el mismo lado (si es posible)
✓ Marcar Pin 1 / polaridad claramente

No Hacer

✗ Colocar SMD detrás de pads de orificio pasante
✗ Poner componentes altos cerca de bordes de placa
✗ Bloquear rutas térmicas con componentes
✗ Colocar puntos de prueba bajo ICs
✗ Ignorar orientación del panel de ensamblaje

6. Reglas de Diseño de Alimentación y Tierra

6.1 Reglas de Distribución de Alimentación

Usar planos de alimentación dedicados cuando sea posible (placas de 4+ capas)
Nunca conectar alimentación en cadena - Usar topología en estrella o distribuida
Rieles principales de alimentación: Ancho de pista mínimo de 100 mils (2.5mm) para 5-10A
Vías de alimentación: Múltiples vías para conexiones de plano, especialmente cerca de cargas
Condensadores de bulk: Colocar en punto de entrada de alimentación (10-100µF)

6.2 Reglas de Plano de Tierra

Lista de Verificación de Diseño de Plano de Tierra

☐ Plano de tierra continuo (minimizar divisiones)
☐ Vías de tierra cerca de cada pin de tierra del IC
☐ Costura de vías alrededor del perímetro de la placa
☐ Sin pistas de señal cruzando divisiones de tierra

☐ Rutas de retorno cortas para todas las señales
☐ Separar tierras analógicas/digitales (si es necesario)
☐ Conexión de tierra de punto único para A/D
☐ Relleno de tierra en áreas no utilizadas

6.3 Reglas de Condensadores de Desacople

Tipo de IC	Valor de Condensador	Distancia al Pin	Vía de Tierra
Lógica de baja velocidad	100nF	<5mm	Adyacente al condensador
MCU / FPGA	100nF + 10nF	<3mm	Vía por condensador
Digital de alta velocidad	100nF + 10nF + 1nF	<2mm	Matriz de vías compartida
RF / Analógico de precisión	Según datasheet	<1mm	Directo al plano

7. Reglas de Integridad de Señal

7.1 Cuándo Considerar Líneas de Transmisión

Cualquier pista PCB más larga que λ/10 (un décimo de la longitud de onda de la señal) debe ser tratada como una línea de transmisión:

Longitud Crítica = Tiempo de Subida × 0.15 × c

Donde c ≈ 150mm/ns en FR4 (factor de velocidad ~0.5)

Tiempo de Subida	Longitud Crítica	Ejemplo
5ns	75mm	Lógica estándar
1ns	15mm	CMOS rápido
0.2ns	3mm	DDR3/4, USB 3.0

7.2 Reglas de Control de Impedancia

Interfaz	Impedancia	Tipo	Tolerancia
USB 2.0	90Ω diferencial	Par diferencial	±10%
USB 3.0/3.1	90Ω diferencial	Par diferencial	±10%
HDMI	100Ω diferencial	Par diferencial	±10%
Ethernet (RGMII)	100Ω diferencial	Par diferencial	±10%
DDR3/DDR4	40-60Ω single-ended	Single-ended	±10%
PCIe	85Ω diferencial	Par diferencial	±15%

7.3 Reglas de Igualación de Longitud

Pares diferenciales: Igualar dentro de 5 mils (0.127mm) entre sí
Bus de datos DDR: Igualar dentro de ±25 mils entre sí, igualar al reloj dentro de ±50 mils
Dirección/comando DDR: Igualar dentro de ±25 mils del reloj
Usar ruteo serpenteante: Igualar longitudes con separación mínima de serpenteante de 3× ancho de pista

8. Reglas de Diseño EMI/EMC

8.1 Reglas de Reducción de EMI

Reducción de Área de Bucle

• Mantener señal y rutas de retorno cerca
• Usar planos de tierra como rutas de retorno
• Minimizar transiciones de vías
• Rutear señales de reloj primero, más cortas

Blindaje y Filtrado

• Relleno de tierra en capas exteriores
• Costura de vías alrededor del borde de la placa
• Perlas de ferrita en líneas de alimentación ruidosas
• Filtros LC en conectores de E/S

8.2 Reglas Críticas de EMI

Nunca rutear señales sobre planos divididos - Crea discontinuidades de impedancia y radia EMI
Evitar esquinas de pista de 90° - Usar ángulos de 45° o pistas curvas (reduce reflexiones y EMI)
Mantener pistas de reloj cortas - Las señales de reloj son la fuente #1 de EMI
Agregar pistas de guarda de tierra - Alrededor de señales analógicas sensibles y entre digital/analógico
Usar planos de tierra continuos - Cada ruptura es una antena EMI potencial

Consejo de Prueba EMC

Reserva pads para blindajes EMI opcionales en tu diseño. Si las pruebas EMC revelan problemas, puedes agregar latas de blindaje metálico sin rediseñar la placa.

9. Fundamentos de Design Rule Check (DRC)

DRC (Design Rule Check) valida automáticamente tu diseño contra restricciones predefinidas. Ejecuta DRC durante todo el proceso de diseño, no solo al final.

9.1 Categorías Críticas de DRC

Categoría	Reglas Verificadas	Impacto
Separación	Pista a pista, pista a pad, pad a pad	Fabricación/cortocircuitos
Ancho	Ancho mínimo de pista, estrangulamiento	Fabricación/aperturas
Anillo Anular	Tamaño de anillo de vía/pad, tolerancia de perforación	Confiabilidad de conexión
Conectividad	Redes no conectadas, conexiones sin rutear	Funcionalidad
Plano	Separación plano a plano, astillas de cobre	Integridad de señal
Serigrafía	Superposición con pads, tamaño mínimo de texto	Claridad de ensamblaje

9.2 Errores Comunes de DRC a Corregir

Violación de Separación

Dos conductores demasiado cerca. Corregir aumentando el espaciado o redireccionando.

Pin No Conectado

La red requiere conexión pero el pin está flotante. Rutear la conexión o verificar NC intencional.

Serigrafía Sobre Pad

La serigrafía se superpone con cobre expuesto. Mover texto o agregar separación de máscara de soldadura.

Red Cruzando Espacio

Señal de alta velocidad cruza división de plano. Redirigir o agregar vías de costura.

10. Reglas de Design for Manufacturing (DFM)

10.1 Reglas de Máscara de Soldadura

Parámetro	Mínimo	Recomendado
Separación de máscara (expansión)	0.05mm (2 mil)	0.075mm (3 mil)
Represa de máscara entre pads	0.1mm (4 mil)	0.15mm (6 mil)
Máscara de soldadura a borde de placa	0.25mm (10 mil)	0.5mm (20 mil)

10.2 Reglas de Serigrafía

Ancho de línea mínimo: 0.15mm (6 mil) - más delgado puede no imprimirse claramente
Altura de texto mínima: 0.8mm (32 mil) - más pequeño es ilegible
Separación a pads: 0.15mm (6 mil) mínimo
Usar fuentes en negrita: Los trazos delgados desaparecen durante la impresión
Marcar Pin 1 y polaridad: Esencial para ensamblaje

10.3 Reglas de Alivio Térmico

Aplicar alivios térmicos a pads de orificio pasante conectados a planos de cobre:

Componentes de orificio pasante: Siempre usar alivios térmicos para soldadura por ola
Conexiones SMD a plano: Opcional para reflujo, recomendado para soldadura manual
Ancho de radio: 0.2-0.3mm (8-12 mil) típico
Ancho de espacio: 0.2-0.25mm (8-10 mil) típico

11. Lista de Verificación Completa de Reglas de Diseño

Lista de Verificación Pre-Diseño

☐ Definir apilamiento con fabricante
☐ Establecer reglas de ancho/espaciado de pistas
☐ Configurar tamaños y tipos de vías
☐ Definir clases de red (alimentación, señal, alta velocidad)
☐ Establecer requisitos de impedancia

☐ Configurar reglas de separación por voltaje
☐ Definir reglas de espaciado de componentes
☐ Establecer reglas de máscara de soldadura y serigrafía
☐ Habilitar DRC y ejecutar verificación inicial
☐ Revisar restricciones mecánicas

Lista de Verificación Post-Diseño

☐ Ejecutar DRC final - cero errores
☐ Verificar todas las redes conectadas
☐ Verificar integridad del plano de alimentación/tierra
☐ Verificar colocación de condensadores de desacople
☐ Validar ruteo de pares diferenciales
☐ Verificar requisitos de igualación de longitud

☐ Inspeccionar aperturas de máscara de soldadura
☐ Verificar claridad de serigrafía
☐ Agregar puntos de prueba según sea necesario
☐ Verificar colocación de marcas fiduciales
☐ Generar y verificar archivos Gerber
☐ Revisar en visor Gerber antes de ordenar

12. Preguntas Frecuentes

¿Cuál es el ancho mínimo de pista para JLCPCB?

JLCPCB soporta ancho mínimo de pista de 5 mil (0.127mm) para placas de 2 capas con cobre de 1oz, y 4 mil (0.1mm) para placas de 4+ capas. Sin embargo, se recomienda 6 mil (0.15mm) para mejor rendimiento y confiabilidad.

¿Cómo calculo el ancho de pista para capacidad de corriente?

Usa la fórmula IPC-2152 o una calculadora de ancho de pista. Para capas externas con cobre de 1oz y aumento de temperatura de 10°C: aproximadamente 10 mils por amperio para corrientes bajas, aumentando de forma no lineal. Para 3A, usa ~40-50 mils; para 5A, usa ~80-100 mils.

¿Cuál es la diferencia entre IPC Clase 2 y Clase 3?

Clase 2 es para electrónica de servicio dedicado (computadoras, comercial general). Clase 3 es para electrónica de alta confiabilidad (médica, militar, aeroespacial). Clase 3 tiene requisitos más estrictos para anillos anulares (2 mil mínimo), anchos de conductor y criterios de inspección.

¿Debería usar esquinas de pista de 45° o 90°?

Siempre usa esquinas de 45° (biseladas) o curvas. Aunque las esquinas de 90° no causan problemas significativos de integridad de señal en la mayoría de frecuencias, se consideran mala práctica, pueden causar trampas de ácido durante el grabado y aumentar ligeramente el EMI.

¿Qué tan cerca deben estar los condensadores de desacople de los ICs?

Lo más cerca físicamente posible - idealmente dentro de 2-3mm del pin de alimentación. La inductancia de la pista entre el condensador y el pin debe minimizarse. Coloca el condensador con el pin de tierra más cercano a una vía de tierra.

¿Qué es la costura de vías y cuándo debo usarla?

La costura de vías conecta planos de tierra en diferentes capas usando matrices de vías. Úsala alrededor de los bordes de la placa (cada 1/20 de longitud de onda a la frecuencia más alta), alrededor de circuitos sensibles y entre regiones de tierra divididas para reducir EMI y mejorar rutas de retorno de tierra.

¿Cómo manejo tierra analógica/digital mixta?

Para diseños simples, usa un único plano de tierra sólido y mantén los circuitos analógicos/digitales físicamente separados. Para analógico sensible, usa regiones de tierra separadas conectadas en un único punto cerca de la entrada de alimentación. Nunca rutees señales digitales sobre tierra analógica o viceversa.

¿Cuándo debería usar 4 capas en lugar de 2?

Considera 4 capas cuando: tu diseño tiene señales de alta velocidad (>25MHz), necesitas impedancia controlada, EMI es una preocupación, el ruteo está congestionado, o necesitas planos dedicados de alimentación/tierra. La diferencia de costo es mínima (~$5-10 más para cantidades de prototipo).

Conclusión

Dominar las reglas de diseño PCB es esencial para crear placas confiables y fabricables. Las reglas en esta guía - desde los estándares de separación IPC-2221 hasta las mejores prácticas DFM - representan décadas de experiencia de la industria. Aplícalas de manera consistente, ejecuta verificaciones DRC durante todo tu proceso de diseño y siempre verifica con las capacidades específicas de tu fabricante.

Recuerda: las buenas reglas de diseño previenen errores costosos. El tiempo dedicado a configurar restricciones adecuadas por adelantado ahorra exponencialmente más tiempo en depuración, retrabajo y problemas de fabricación después.