+86 755 2738 9663
7:30 AM - 7:30 PM
Monday to Saturday

Category: Tecnología de fabricación de PCB

Elección del tamaño adecuado de las placas de circuito impreso

Elección del tamaño correcto de las almohadillas de PCB para el diseño de su placa de circuito impreso

La calidad del montaje de una placa de circuito impreso depende en gran medida de algunos factores. Entre ellos, la interfaz entre los componentes de la placa y la propia placa.

Por este motivo, el tampón de soldadura es un aspecto muy importante del diseño y desarrollo de las placas de circuito impreso, ya que funciona como la superficie que garantiza el contacto eléctrico entre la placa y el componente.

¿Qué papel desempeña el pad de PCB en el diseño de placas de circuito impreso?

Los pads de PCB son una región metálica expuesta en las placas de circuito impreso a través de la cual se suelda el componente principal. Además, las almohadillas de soldadura múltiples que están en conjunción son útiles para la generación del patrón de tierra o huella del componente en las placas de circuito impreso.

Existen dos tipos principales de placas de circuito impreso. Se trata de los pads de montaje superficial y los pads pasantes.

Placas de montaje superficial

Los pads de montaje superficial son aquellos pads útiles en el montaje de componentes de montaje superficial y dispositivos de montaje superficial. Tienen las siguientes características

  • Almohadillas de soldadura que muestran el área de cobre. La almohadilla de contacto puede tener forma oblonga, cuadrada, redonda o rectangular.
  • Pasta de soldadura y aleación de soldadura
  • Capa de máscara de soldadura
  • Número de pads (son el número de pads que hay disponibles para el componente).
  • Patrones de pads y tierras
Placa de circuito impreso

Placas pasantes

Las almohadillas pasantes son almohadillas de PCB que ayudan a montar los componentes pasantes. Existen dos tipos principales.

Taladro pasante no chapado

Se trata de pastillas para soldar sin revestimiento en el orificio. En la mayoría de los casos, la almohadilla de soldadura es útil para placas de un solo lado. Un agujero pasante también puede ser útil para el montaje de PCB en cajas con tornillos que se montan a través de los agujeros.

Desde siempre, los orificios sin revestimiento suelen tener un área específica alrededor del orificio pasante, que no tiene cobre. Esto es como la separación del borde de la placa. Tenga en cuenta que esto se hace para ayudar en la prevención de cortocircuitos entre las capas de cobre, así como las partes que se colocan.

Una almohadilla con orificio pasante tiene diferentes almohadillas, que se denominan pila de almohadillas. Esta pila de pads de soldadura está formada por el pad interior, el taladro, el pad superior, el pad inferior, el número de pin y el anillo anular.

Agujero pasante chapado

El orificio pasante chapado se refiere a un pad que tiene un orificio pasante. El chapado de la pared de este agujero pasante se realiza con cobre. A veces, se realiza con una máscara de soldadura, o se pueden utilizar diferentes chapados de protección. Utilizando la electrólisis, se puede conseguir este chapado. Con este chapado puede estar seguro de que se forman conexiones eléctricas entre las capas de la placa.

¿Es posible colocar una Via en Pads: ¿Vía en almohadilla?

En los diseños HDI, en los que el espacio se convierte en una limitación, la colocación de vías en los pads se hace muy necesaria. Las vías convencionales presentan señales que llevan trazas, que se encaminan desde el pad hasta la vía.

Además, las vías en pad son útiles para minimizar el factor de forma de una placa de circuito impreso. Esto se consigue reduciendo el espacio ocupado por las trazas. Asimismo, las placas via-in-pad son útiles para componentes BGA con pasos de 0,5 mm como máximo.

¿Qué son las almohadillas de unión?

Los Bonding Pads ayudan a conectar los circuitos presentes en una matriz a un pin de un chip empaquetado. Uno de los lados del alambre de oro se conecta a las almohadillas de unión. El otro lado se conecta al paquete. Estas almohadillas de unión se fabrican a partir de todas las capas de metal que se apilan juntas y luego se conectan a través de las vías. De este modo, existe una conexión entre la almohadilla y el núcleo del chip.

Además, esta matriz requiere una fina capa de pasivación o aislante en el chip. Esto garantiza que la contaminación ambiental no se acerque al núcleo. Además, las almohadillas de unión deben ser accesibles para ser conectadas al chip. Por ello, aún no se puede envolver con la capa aislante. Además, la capa interior de vidrio indica al fabricante de la placa de circuito impreso dónde deben estar esas aberturas al realizar la unión.

full fabricacion-completa-de-pcb

Problemas con tamaños erróneos de las almohadillas de la placa de circuito impreso

Tenga en cuenta que el tamaño de la almohadilla de soldadura, la posición de la almohadilla de soldadura y la forma de la almohadilla de soldadura en la huella de una placa de circuito impreso tiene una relación directa con el alcance de la fabricación de las placas de circuito impreso. Trabajar con tamaños de almohadilla de soldadura incorrectos, o con una en la posición incorrecta, puede provocar diferentes problemas al soldar durante el montaje de la placa de circuito impreso. A continuación se indican algunos de estos problemas con los que puede encontrarse.

Piezas flotantes

Cuando la superficie de montaje se asienta sobre almohadillas de soldadura que están espaciadas incorrectamente o son demasiado grandes, puede abandonar su posición cuando el reflujo de soldadura está en curso. Esto podría provocar puentes de soldadura con otros metales, así como un espaciado insuficiente del componente para la prueba de PCB, el retrabajo y la refrigeración térmica.

Puentes de soldadura

Unas almohadillas de soldadura demasiado grandes pueden hacer que una de las piezas flote. Esto puede provocar puentes de soldadura. La soldadura cruza a una característica metálica o almohadilla en una red diferente y entonces crea un cortocircuito directo específico. También pueden producirse puentes de soldadura si no se diseñan las características correctas de pasta de soldadura y máscara de soldadura en la forma de pad presente en las herramientas CAD.

Mechas de soldadura

Los taladros pasantes también pueden presentar dificultades si no se construyen correctamente. Si el tamaño del taladro utilizado en el conductor es demasiado grande, la máscara de soldadura puede acabar escurriéndose por el orificio antes de establecer una buena conexión. Del mismo modo, un tamaño de taladro demasiado pequeño dificultará la inserción del cable del componente. Esto también ralentizará el montaje.

Tombstoning

Cada vez que una pequeña pieza discreta de montaje en superficie se desequilibra térmicamente cuando se realiza el reflujo de soldadura, la pasta de soldadura presente en una almohadilla de soldadura podría fundirse mucho más rápido en comparación con la otra, tirando de esta pieza hacia arriba en una posición vertical o de lápida específica.

Rotura del taladro

Cuando el tamaño de la almohadilla de soldadura para ese taladro utilizado es demasiado pequeño, este taladro puede acabar desviándose ligeramente durante la operación de taladrado. También se saldrá de esa forma de almohadilla.

Juntas de soldadura incompletas

Los pads demasiado pequeños o los pads de soldadura espaciados muy juntos pueden impedir que haya espacio suficiente para permitir la formación de suficientes filetes de soldadura y aleación de soldadura. Esto puede provocar que la pieza no tenga unión soldada o que la unión soldada sea incorrecta.

Diseño de PCB

Conclusión

Aquí llega el final de nuestro artículo sobre los pads de PCB. También hemos hablado de los posibles problemas que te puedes encontrar cuando eliges el tamaño incorrecto para tu pad de PCB. Esperamos que evites estos errores para asegurarte un diseño de circuito perfecto.

Material de la placa de circuito

Guía definitiva para la selección de materiales de placas de circuito impreso

Las placas de circuito impreso son tan buenas como los materiales utilizados en su fabricación. Por lo tanto, esto implica que el rendimiento y la funcionalidad de una placa de circuito impreso dependen del tipo de material con el que estén fabricadas. Con la creciente demanda de miniaturización de dispositivos y tecnología punta, es increíblemente importante elegir el tipo adecuado de material de placa de circuito impreso.

Existe una enorme variedad de materiales para placas de circuitos que pueden satisfacer sus requisitos de rendimiento. Los materiales de calidad para placas de circuitos no sólo ofrecen una gran funcionalidad, sino que también tienen una gran durabilidad. Además, la selección adecuada del material es una buena forma de empezar la fabricación de placas de circuito impreso. Asimismo, existen parámetros y factores que determinan el tipo de material que debe utilizar para su proyecto de PCB.

Esta completa guía le ayudará a descubrir la mejor calidad y los tipos más comunes de materiales para placas de circuito impreso.

Circuitos impresos

¿De qué están hechas las placas de circuito impreso?

Seleccionar un material de placa requiere tener en cuenta ciertas cosas. Las placas de circuito impreso constan de algunas capas cruciales. ¿De qué están hechas realmente las placas de circuito impreso?

Capa de sustrato
La capa de sustrato es la base de la placa de circuito impreso. Suele estar fabricada con fibra de vidrio. La fibra de vidrio es un material muy rígido, por lo que ofrece rigidez a la placa de circuito impreso. Sin embargo, hay otros materiales que se utilizan como sustrato. Por ejemplo, epoxis, CEM-1, G-11, sustrato metálico aislado, FR-1 y poliimida. Los sustratos se fabrican especialmente para cumplir algunos requisitos, como la constante dieléctrica y la temperatura de transición vítrea. La fibra de vidrio, conocida popularmente como FR-4, es el material más utilizado para los sustratos.

Capa conductora
La capa de cobre es la capa conductora que forma las trazas de señal. Estas trazas de señal conducen la electricidad en el circuito. Además, el cobre es un material comúnmente utilizado para la capa conductora de una placa de circuito impreso. También pueden utilizarse otros materiales como el oro y la plata. Sin embargo, las capas conductoras de las placas de circuito impreso suelen ser de cobre. Esto se debe a que el cobre es un buen conductor de la electricidad.

Capa de máscara de soldadura
La máscara de soldadura está formada por una fina capa de polímero. Se encuentra encima del laminado revestido de cobre. Además, la máscara de soldadura confiere a la placa de circuito impreso el color verde. Esta capa evita la formación de puentes de soldadura, ayudando a los fabricantes de PCB a soldar las zonas adecuadas de la placa. Además, la máscara de soldadura evita que las trazas de cobre conductor entren en contacto con el metal, la soldadura y otros materiales conductores.

Capa serigráfica
La serigrafía es una tinta epoxi que suele imprimirse en la placa. También es un designador de referencia que indica dónde colocar los componentes en la placa de circuito. Además, ayuda a detectar algunos símbolos de advertencia. Una serigrafía ayuda a detectar las marcas del fabricante y los puntos de prueba. Además, la serigrafía suele ser de color blanco.

Tipos de materiales de sustrato de PCB

FR-4
FR4 es el material de sustrato de PCB más utilizado. Se trata de una lámina laminada de resina epoxi reforzada con vidrio. Además, el epoxi de este material es ignífugo y resistente al agua. FR-4″ significa simplemente nivel 4 de retardante de llama. Además, el FR-4 tiene una alta resistencia a la tracción y temperatura de transición vítrea. Por lo tanto, este sustrato puede alcanzar unos 1180oC. Además, este material es ideal para placas de circuito impreso rígidas.

FR-2
Este material de sustrato tiene el rendimiento más bajo. FR-2 significa nivel 2 de retardante de llama. Está compuesto de material fenólico. Además, el FR-2 se utiliza habitualmente en electrónica de consumo sencilla, como pequeñas radios de bajo coste.

FR-1
El FR-1 es ideal para placas de circuito impreso de una sola cara. Se trata de un material ignífugo de nivel 1 a base de papel. Es similar al FR-2, ya que ambos tienen propiedades idénticas. . Sin embargo, el FR-1 presenta un valor de temperatura más elevado.

Teflón (PTFE)
El teflón es un material extremadamente flexible que no ofrece resistencia y, como tal, es ideal para señales de alta velocidad. Además, el teflón es un tipo de plástico que presenta una gran resistencia mecánica, un alto grado de aislamiento y resistencia a las llamas.

Sustratos flexibles
Los sustratos flexibles son materiales plegables que pueden adoptar las formas deseadas. Además, estos sustratos permiten a los diseñadores crear placas de circuitos que caben en las carcasas más pequeñas. En lugar de utilizar resina epoxi o fibra de vidrio, los sustratos flexibles integran películas de plástico.

Estos sustratos suelen fabricarse con materiales como polímero de cristal líquido (LCP), poliimida y poliéster. Además, la poliimida es el material más utilizado para los sustratos flexibles.

Sustratos metálicos
Los sustratos metálicos suelen ser de aluminio. Ofrecen grandes propiedades térmicas y dieléctricas elevadas. Además, el aluminio puede soportar temperaturas de 350 grados centígrados. Estos sustratos ofrecen un rendimiento excepcional en alta frecuencia. Por lo tanto, es ideal para aplicaciones como estaciones base de comunicaciones inalámbricas, sector de RF e iluminación LED.

full fabricacion-completa-de-pcb

Otros tipos de materiales para sustratos de PCB

Además de los materiales mencionados anteriormente, existen otros tipos de materiales para sustratos de PCB.

Cerámica fina
Algunos ejemplos de cerámica fina son el nitruro de aluminio y el óxido de aluminio. La cerámica fina presenta una gran resistencia cuando se utiliza en entornos con altas temperaturas. Además, los compuestos cerámicos presentan un CTE bajo, una temperatura de descomposición alta y una temperatura de transición vítrea alta.

CEM1
El material epoxi compuesto 1 (CEM1) tiene un color blanquecino y suele integrarse en placas de circuitos impresos con una capa conductora. El CEM1 es un material intercalado entre sustancias fenólicas y una capa epoxi de fibra de vidrio. Además, el CEM1 presenta propiedades dieléctricas similares a las del FR-4. Sin embargo, este material es más barato que el FR-4.

LTCC
La cerámica cocida a baja temperatura (LTCC) se utiliza habitualmente para la fabricación de PCB multicapa. Además, este material para placas de circuito impreso se compone de óxido de aluminio quemado. Es posible quemar sustratos LTCC a temperaturas de unos 900oC simplemente añadiendo materiales de vidrio al óxido de aluminio. Además, los sustratos LTCC son ideales para módulos RF de alta frecuencia.

Tipos de material de máscara de soldadura

La máscara de soldadura es una capa crucial en una placa de circuito impreso. Protege la zona expuesta del cobre. Además, la máscara de soldadura suele ser de color verde. Sin embargo, existen otros colores como el blanco, el rojo, el amarillo y el azul. Existen diferentes tipos de materiales de máscara de soldadura en función de cómo se apliquen al cobre.

Líquido epoxi
Se trata de un epoxi termoendurecible que suele aplicarse mediante el método de serigrafía. El epoxi líquido no se suele utilizar debido a su baja resolución y precisión.

Película seca fotoimprimible
La película seca es ideal para placas de circuito impreso planas con una topografía uniforme. Puede utilizar la laminación al vacío para aplicar una película seca antes del revelado y la exposición. Además, una película seca siempre ofrecerá un grosor de superficie uniforme. Sin embargo, este tipo de máscara de soldadura sólo es adecuada para placas planas.

Fotoimprimible líquida
La máscara de soldadura fotoimprimible líquida es ideal para placas de circuitos con una topografía poco habitual. Se puede aplicar una tinta curable UV con el uso de diferentes técnicas de recubrimiento. Esta máscara de soldadura no ofrece una capa consistente, pero ofrece un mejor contacto con las trazas de cobre. Además, ofrece una mejor cobertura. Es ideal para placas de circuitos con características superficiales muy complejas.

Proveedor de placas de circuito impreso con base de cobre

Tipos de materiales utilizados en las capas conductoras de PCB

Los tres materiales principales utilizados como capa conductora en las placas de circuito impreso son el cobre, el hierro y el aluminio. El cobre es el material más utilizado para las capas conductoras. Esta es una de las principales razones por las que la mayoría de las placas de circuito impreso están revestidas de cobre.

Lámina de cobre
La lámina de cobre es un material altamente conductor y, como tal, se utiliza ampliamente como capa conductora en un circuito impreso. Además, el cobre tiene una buena conductividad eléctrica y ductilidad. Además, la capa de cobre como capa conductora ofrece unas propiedades térmicas y una resistencia a la tracción excepcionales. El grosor de la capa de cobre suele medirse en onzas.

Este material conductor desempeña un papel crucial en la fabricación de PCB, ya que presenta grandes propiedades térmicas y eléctricas necesarias para la disipación del calor y la transmisión de señales. Además, este material es más resistente a la corrosión que el hierro y el aluminio.

Aluminio
El aluminio sirve como una buena capa conductora en una placa de circuito impreso. Este material se caracteriza por su gran durabilidad. Además, el aluminio es un material resistente con grandes características térmicas y eléctricas. El uso de aluminio como capa conductora de una placa de circuito impreso elimina el riesgo de rotura accidental. Las roturas accidentales pueden producirse durante la fabricación o la manipulación.

El aluminio es un material muy fácil de soldar. El grosor del aluminio oscila entre 1 onza y 10 onzas. Además, el aluminio ofrece una vía conductora para los componentes electrónicos.

Hierro
El hierro también es un tipo de metal utilizado como capa conductora de una placa de circuito. Este material tiene un buen efecto de apantallamiento y es ideal para el montaje en superficie. Además, el hierro ofrece una buena disipación del calor y estabilidad.

Propiedades dieléctricas y eléctricas de los materiales de las placas de circuito impreso

Los sustratos y materiales integrados en la fabricación de PCB deben presentar excelentes propiedades dieléctricas y eléctricas.

Constante dieléctrica
La constante dieléctrica mide la capacidad de un material para almacenar electrones en un campo eléctrico. Esta propiedad es crucial para los sustratos utilizados en dispositivos electrónicos. Además, la constante dieléctrica se refiere a la permitividad relativa. La mayoría de los materiales para placas de circuitos presentan una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 4,6. La constante dieléctrica de un sustrato ayuda a determinar el rendimiento de la placa de circuito impreso en aplicaciones de alta frecuencia.

Resistividad volumétrica
Define la capacidad de un material para resistir el aislamiento. También mide la resistencia de un material aislante a la corriente de fuga a través de su cuerpo. Una resistividad de volumen alta se refiere a una corriente de fuga baja. Los materiales con alta resistividad de volumen son menos conductores.

Resistividad superficial
Esta propiedad mide la capacidad de la superficie de los materiales de la placa de circuito impreso para resistir la transferencia de carga eléctrica. La resistividad superficial y la resistividad volumétrica son similares en medida, pero su lugar de medición es diferente. Las temperaturas y las humedades son factores que afectan a la resistividad superficial.

Factor de disipación
El factor de disipación de los materiales de PCB mide la ineficiencia de un material aislante. También mide la cantidad de energía eléctrica que se pierde y se obtiene cuando se aplica corriente eléctrica a un material aislante. Describe la ineficacia de un material de placa de circuito impreso para actuar como material aislante.

Propiedades térmicas y mecánicas de los materiales de PCB

Coeficiente de expansión térmica (CTE)
El CTE mide el cambio de tamaño de un material de PCB en relación con la temperatura. En otras palabras, mide la velocidad de expansión de un material en respuesta a la temperatura. Un sustrato con un alto CTE se expandirá fácilmente. Además, esta propiedad es crucial en las placas multicapa. Podría producirse un desprendimiento entre capas durante los ciclos de temperatura si los sustratos de estas capas tienen distintos CET. Un material de PCB con alto CET puede expandirse con una fuerza mucho mayor que la resistencia mecánica. Esto podría provocar astillas o grietas.

Temperatura de transición vítrea (Tg)
La temperatura de transición vítrea es una propiedad térmica que mide la temperatura a la que un material de placa de circuito impreso se transforma en un estado similar al ruber. El material vuelve a su estado inicial cuando la temperatura es inferior a Tg. Esta propiedad ayuda a determinar si un material de placa de circuito impreso es ideal para aplicaciones rígidas o flexibles.

Conductividad térmica
Se trata de una propiedad térmica que describe la capacidad de un material de placa de circuito impreso para transmitir calor. Un material de PCB con baja conductividad térmica tiene una capacidad limitada de transferencia de calor. Asimismo, un material con alta conductividad puede transmitir energía térmica.

Además, la conductividad térmica ayuda a disipar el calor en una placa de circuito impreso. Un material con alta conductividad térmica puede mejorar el rendimiento de la placa de circuito impreso.

Resistencia al pelado
La resistencia al pelado describe la fuerza de la unión entre el material del sustrato y la capa conductora. Esta propiedad mide la cantidad de fuerza necesaria para romper la unión de un material. Un ensayo de resistencia al pelado suele realizarse en determinadas condiciones. Debe exponer la muestra a soldadura fundida a más de 250oC para provocar estrés térmico.

Absorción de humedad
La absorción de humedad mide la capacidad de un sustrato de PCB para absorber el contenido de humedad. Una elevada absorción de humedad afecta a las propiedades térmicas y eléctricas de un PCB.

Factores a tener en cuenta al elegir los materiales de las placas de circuito impreso

Los materiales utilizados en las placas de circuito impreso son cruciales para determinar su rendimiento. Los materiales de las placas de circuito impreso deben tener unas propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas excepcionales. Dado que existe una amplia gama de materiales para placas de circuito impreso, puede resultar muy complicado determinar por cuáles decantarse. Por lo tanto, debe tener en cuenta algunos factores. Estos factores le ayudarán a tomar las decisiones correctas.

Finalidad de la placa de circuito impreso
Al diseñar una placa, deberá conocer los requisitos de la aplicación de la placa de circuito impreso. Además, debe tener en cuenta los requisitos de integridad de la señal. ¿Qué tipo de placa necesitará para la aplicación? ¿Qué finalidad tiene? ¿Tendrá que soportar altas temperaturas? Es importante responder a estas preguntas a la hora de elegir el material de la placa de circuito impreso.

Coste
El coste es uno de los factores que determinan el tipo de material de placa de circuito impreso que se va a utilizar. Además, el tipo de PCB que diseñe determinará el tipo de material. Las placas de circuito impreso con vías enterradas, acabado superficial dorado y relleno de vías requieren materiales más caros. Sin embargo, algunos fabricantes de PCB optan por alternativas más baratas a la hora de elegir los materiales de los circuitos impresos.

Apilado
El apilado determina el diseño de la placa de circuito impreso. Algunos materiales no son ideales para placas de doble capa o multicapa. Por ejemplo, FR-1 y FR-2 sólo son ideales para placas de una cara. Por otro lado, el FR-4 y el teflón son ideales tanto para placas de una sola cara como para placas multicapa. Por lo tanto, el número de capas de la placa determinará la elección del material.

Integridad de la señal y resistencia mecánica
Algunas aplicaciones requieren materiales con resistencia eléctrica y mecánica. En aplicaciones de alta frecuencia, los materiales de PCB de alta potencia o alta frecuencia como FR-4, aluminio y teflón son materiales ideales.

¿Cómo influyen el calor y la potencia en la elección de los materiales de PCB?

El calor y la potencia afectan a la elección de los materiales de PCB de las siguientes maneras:

Conductividad térmica
La conductividad térmica es un factor crucial a la hora de elegir materiales para PCB. Los materiales que pueden disipar el calor más rápidamente son los preferidos en algunas aplicaciones. Los sustratos cerámicos tienen mejor conductividad térmica que los materiales FR-1 y FR-4.

Absorción de humedad
La absorción de humedad de un material afectará a sus propiedades eléctricas y térmicas. La mayoría de las veces, los materiales dieléctricos presentan una absorción de humedad entre el 0,01% y el 0,20%. Los circuitos impresos con baja absorción de humedad tienen un mejor rendimiento.

Resistencia al cloruro de metileno
También se conoce como resistencia química. Mide la capacidad de un material dieléctrico para resistir la absorción de cloruro de metileno. Además, el cloruro de metileno de la mayoría de los materiales dieléctricos oscila entre el 0,01% y el 0,20%.

Marcas de materiales laminados para PCB

Empresas como ISOLA, Taconic, Rogers y Ventec fabrican materiales laminados para PCB. Estos materiales pueden cumplir los requisitos de las aplicaciones de alta velocidad y alto rendimiento. Veamos algunos de los materiales para PCB fabricados por estas empresas.

Rogers


Los materiales para PCB de Rogers se utilizan ampliamente en la fabricación de PCB de alta frecuencia. Poseen propiedades que satisfacen las demandas de alta frecuencia. Además, estos materiales para PCB presentan unas características eléctricas y de transmisión de señales excepcionales. Los materiales para placas de circuito impreso Rogers están disponibles en una amplia gama de constantes dieléctricas. A continuación se muestran algunas opciones de materiales para placas de circuito impreso Rogers:

Serie RO4000

Estos materiales son ideales para placas de circuito impreso de alta frecuencia. Además, están hechos principalmente de sustancias cerámicas y compuestos de hidrocarburos. Los materiales de la serie RO4000 tienen procedimientos de procesamiento similares a los de FR-4. Estos materiales son adecuados para la fabricación de placas de circuito impreso multicapa y placas de circuito impreso rígidas.

Las placas de circuito impreso que contienen materiales de la serie RO4000 pueden funcionar a valores de frecuencia elevados con un buen control de la impedancia. Además, los materiales de la serie RO4000 se utilizan ampliamente en aplicaciones como satélites, tecnología de sensores y radares, y amplificadores de potencia.

Serie RO3000
Los materiales de esta serie comprenden sustancias cerámicas y compuestos de politetrafluoroetileno. Además, estos materiales presentan propiedades físicas constantes dentro de una amplia gama de valores de constante dieléctrica. El CET de estos materiales para placas de circuito impreso es mucho menor que el de FR-4. Como consecuencia de los CET desiguales, las placas de circuito impreso Rogers sufren tensiones térmicas. Encontrará la serie RO3000 en amplificadores de potencia y componentes de RF con tecnología de montaje en superficie.

Isola


Los materiales para placas de circuito impreso Isola están disponibles en varias opciones.

FR406
Se trata de un material ignífugo compuesto por un laminado de base epoxi y un preimpregnado. Además, FR406 se utiliza ampliamente en la fabricación de PCB multicapa. Este material para PCB ofrece una mejor consistencia de la placa en términos de tamaño. Además, ofrece un gran rendimiento térmico y CTE.

G200
El material G200 permite a los fabricantes de PCB producir placas de circuito impreso de gran eficacia y fiabilidad. Además, este material de Isola suele integrarse en los modos de panelización de la fabricación de PCB multicapa.

IS415HR
Se trata de un material de PCB eficaz que se utiliza en las configuraciones de placas de circuito impreso multicapa. Es el más adecuado para aplicaciones que requieren una alta calidad de señal. Su baja reacción a los cambios de temperatura lo convierte en un material ideal para la fabricación de PCB multicapa.

370HR
Este es otro material ignífugo de Isola. Es una alternativa al FR-4 para fabricar laminados y preimpregnados. Además, 370HR puede funcionar bien a valores de temperatura elevados, con una temperatura de transición vítrea por encima de 170 grados Celsius. La integración de un estándar de fibra de vidrio refuerza el compuesto resina-epoxi durante el proceso de fabricación de este material. Además, las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de este material son mejores que las de los materiales FR-4.

IS680-300
Se trata de un material laminado para PCB que presenta una baja pérdida dieléctrica. IS680-300 permite niveles de rendimiento constantes dentro de límites de frecuencia y temperatura más amplios. Además, este material es ideal para su uso en circuitos de transmisión de RF. Es una alternativa más barata al teflón.

Taconic

Taconic Corporation fabrica materiales para PCB. Los materiales Taconic varían en cuanto a sus propiedades térmicas, eléctricas y físicas. Además, estos materiales suelen basarse en sustancias cerámicas finas, vidrio y teflón. Algunos ejemplos de materiales para PCB de Taconic son

Taconic tly-5
Este material laminado tiene una constante dieléctrica uniforme y una excelente estabilidad dimensional. La constante dieléctrica de Taconic tly-5 es de 2,20, mientras que su espesor dieléctrico es de 0,0050. Además, este material es ideal para aplicaciones como comunicaciones celulares, amplificadores y aeroespacial.

Taconic CER10
Taconic CER10 es un laminado relleno de cerámica reforzado con vidrio. Este material tiene propiedades eléctricas uniformes. Se utiliza ampliamente en filtros, acopladores y componentes pasivos. Además, este material para PCB presenta un tablero interlaminar. Es un laminado de PCB dimensionalmente estable y, como tal, es ideal para aplicaciones de bajo coste y gran volumen. Además, presenta una baja absorción de humedad y una buena resistencia a la flexión.

Taconic RF35
Se trata de un material relleno de cerámica con refuerzo de vidrio. Taconic RF 35 es muy adecuado para aplicaciones industriales como amplificadores de potencia, componentes pasivos y antenas. Este material Taconic se caracteriza por su bajo factor de disipación y su eficaz estabilidad dimensional.

Conclusión

Una placa de circuito impreso estándar se compone de diferentes tipos de materiales. Los componentes electrónicos también son materiales utilizados en el proceso de fabricación de PCB. Las placas de circuito impreso comprenden una enorme variedad de materiales. Sin embargo, hay ciertos factores que determinan la elección de los materiales de los PCB. Factores como las propiedades eléctricas, los requisitos térmicos y las características mecánicas. Además, los requisitos de la aplicación determinarán el tipo de material a utilizar.

CPS BGA

CSP BGA: What are the Differences Between CSP Package and BGA Package

Existe cierta confusión acerca de las diferencias entre los encapsulados CSP y BGA. Debido a las constantes peticiones, hemos decidido investigar más y elaborar un artículo que responda a sus preguntas.

En este artículo, explicaremos desde un punto neutro qué son los encapsulados CSP y BGA. Además, pasaremos a explicar las diferencias entre ambos, en cuanto a sus características. Si necesitas ampliar tus conocimientos sobre este tema, prepárate porque te lo explicamos con más detalle.

bga_pcb

¿Qué es el encapsulado CSP y BGA?

Desde hace algunos años, mucha gente ha comprendido la necesidad de rellenar los dispositivos flip chip. Los grandes dispositivos BGA (ball grid array) tradicionales sólo se rellenan por debajo en muy raras ocasiones, probablemente cuando ese dispositivo específico será útil en algunas aplicaciones críticas como los ordenadores de vuelo. Desde hace algunos años, existe un debate sobre la importancia del underfilling en los CSP (chip scale packages).

La mayoría de los fabricantes de encapsulados intentan diseñar los CSP para evitar el requisito de llenado insuficiente. Sin embargo, en la práctica, los CSP (encapsulados a escala de chip) con relleno inferior tendrán una mayor fiabilidad que los que no tienen relleno inferior. La mayoría de los fabricantes suelen rellenar por debajo los CSP cuando las piezas se utilizan en aplicaciones de electrónica portátil que los usuarios suelen dejar caer.

Siempre que las pruebas del producto revelen que es necesario rellenar por debajo un dispositivo, el siguiente paso que debe dar es determinar el mejor proceso de rellenado por debajo. En este artículo, hablaremos de las diferencias entre las revisiones de dispositivos flip chip, BGA y CSP y de los rellenos, dónde y cuándo utilizar cada proceso. Continuemos con la comparación entre CSP y BGA.

full fabricacion-completa-de-pcb

Diferencias entre el encapsulado CSP y el encapsulado BGA

Para los novatos que han hecho un repaso de BGA, hay mucha gente por ahí que no conoce la mejor forma de distinguir los encapsulados CSP (encapsulado a escala de chip) de los encapsulados BGA. Aquí vamos a diferenciar claramente la diferencia entre ambos.

Embalaje BGA (Ball Grid Array)

Debido al desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, los requisitos para el empaquetado de circuitos integrados son ahora más estrictos. ¿A qué se debe esto? Se debe a la relación entre la tecnología de embalaje y la funcionalidad del producto. Cuando la frecuencia del circuito integrado supera los 100 MHz, este método tradicional de embalaje puede producir lo que se denomina el fenómeno “CrossTalk”.

Cuando el número de patillas es superior a 208, este método tradicional de empaquetado resulta difícil. Por lo tanto, aparte del método de empaquetado QFP, la mayoría de los chips con un elevado número de patillas (como chipsets y chips gráficos) utilizan ahora la tecnología de empaquetado BGA.

Además, para paquetes como las CPU, BGA se ha convertido en la opción más aceptable. Sin duda, a mucha gente le preocupan los envases BGA reutilizables.

Categorías de tecnología de encapsulado BGA

BGA de plástico (PBGA)
Se trata de una placa multicapa, que se compone de dos a cuatro capas de diferentes materiales. Tenga en cuenta que, entre las unidades centrales de procesamiento de la serie Intel, los procesadores Pentium IV, III y II utilizan este encapsulado.

Sustrato CerámicoBGA (CBGA): La conexión eléctrica, que se encuentra entre el sustrato cerámico y la chuleta, se monta a través del Flip Chip (FC). Entre las unidades centrales de procesamiento de la serie Intel, los procesadores Pentium Pro, Pentium II y I utilizan este encapsulado.

Flip Chip BGA (FCBGA): Se trata de un sustrato multicapa y rígido.

Sustrato BGA de cinta (TBGA): Este sustrato se refiere a una placa de circuito impreso en forma de tira suave de 1-2 capas

Carity Down PBGA (CDPBGA): Este sustrato tiene que ver con el área de chip desnudo, que también se conoce como el área de cavidad que tiene una depresión baja en el centro del paquete.

¿Cuáles son las características del encapsulado BGA?

  • Aunque hay un aumento en los pines de entrada y salida, hay una distancia mucho mayor entre los pines en comparación con el embalaje QFP que ayuda a mejorar el rendimiento.
  • Aunque hay un aumento en el consumo de BGA, ya que normalmente se utiliza soldadura de chip controlable, puede haber una mejora en el rendimiento electrotérmico y la expansión térmica.
  • Hay un pequeño retraso en la transmisión de la señal, mientras que hay una gran mejora en la frecuencia de adaptación.
  • Se puede hacer uso de la soldadura coplanar para el ensamblaje. Esto ayuda a mejorar la fiabilidad en gran medida

Encapsulado CSP (tamaño de chip)

Con el aumento de la demanda de productos electrónicos ligeros y personalizados en todo el mundo, su tecnología de envasado ha experimentado grandes avances hacia el Chip Size Package (CSP). Esto reduce el tamaño del encapsulado del chip, asegurando que el CI tiene más de 1,2 veces la longitud lateral del chip, y el área del circuito integrado (CI) es un máximo de 1,4 veces mayor en comparación con la matriz.

Categorías de encapsulados CSP

Marco de plomo: Se trata de fabricantes representativos, como Hitachi, Fujitsu, Goldstar, Rohm, etc.

Intercalador rígido: Representa a fabricantes como Sony, Motorola, Panasonic, etc.

Intercalador flexible: Es el tipo de intercalador flexible. El microBGA de Tessera es el más famoso. También utiliza el mismo principio o uno similar. Otros fabricantes representativos son NEC y General Electric.

Paquete de nivel de agua: Se trata de un encapsulado del tamaño de una oblea y es diferente del método de encapsulado tradicional que utiliza un único chip. Para el paquete a nivel de oblea, toda la oblea se corta en chips individuales. Entre los fabricantes que invierten en I+D se encuentran Casio, Aptos, FCT, Mitsubishi Electronics, EPIC, etc.

¿Qué características tiene el encapsulado CSP?

A continuación se describen las características del encapsulado CSP

  • CSP tiene un tamaño más pequeño en comparación con el Flip Chip. Esto soldará los chips desnudos directamente en la junta de soldadura o protuberancias de soldadura de la placa de circuito impreso (PCB).
  • CSP (chip size packaging) es sólo un paquete pequeño comparado con el BGA que es muy ancho.
  • CSP suelen tener grandes huecos que deben rellenarse por debajo.
Replacing the microprocessor in bga rework station. Infrared soldering station in operation

Conclusión

Los encapsulados CSP y BGA tienen ventajas y desventajas diferentes. Por lo tanto, es muy importante que, independientemente del método de empaquetado elegido, se tenga en cuenta la cuestión del mantenimiento posterior. Si necesita más explicaciones sobre este artículo, póngase en contacto con nosotros.

Placa de circuito impreso

La utilidad de los agujeros alveolados en la producción de placas de circuito impreso

Hoy en día, los agujeros alveolados han ganado mucha popularidad y se han vuelto más comunes. Esto se debe al gran desarrollo de las industrias de alta tecnología. Los diseñadores presentes en la industria de las placas de circuito impreso alveoladas deben tener una gran comprensión de lo que son los agujeros alveolados. ¿Cuál es su importancia? ¿Y cómo se diseñan?

Aquí aprenderá la importancia de los castilletes y su utilidad en la producción de placas de circuito impreso. Además, también sabrá cuál es la mejor manera de realizar PCB castellados con precisión y rapidez. Continúe leyendo para conocer a fondo cómo utilizar los agujeros alomados para su producción de POCB.

Orificios moldeados en la placa de circuito impreso

¿Qué son los agujeros alomados?

Los agujeros alomados también pueden ser conocidos como “castellations” o “plated half holes”. Se trata de hendiduras que se crean como agujeros semiplateados presentes en los bordes de las placas de circuito impreso. Con estos agujeros, montar una placa de circuito impreso encima de otra durante el montaje resulta muy sencillo.

Con respecto a la aplicación, más que medios agujeros, puede parecer una fracción mayor o menor del círculo roto. El diseño de estos orificios está hecho para ofrecer la mejor alineación entre sus placas durante la soldadura.

El proceso de montaje se produce con la ayuda de la soldadura placa a placa y los agujeros alomados. La creación de agujeros almenados se realiza mediante diferentes módulos de PCB, ya sean módulos Wi-Fi o Bluetooth. Cada módulo puede servir como una pieza independiente que se monta en una placa diferente durante todo el proceso de montaje.

Durante el proceso de montaje de la placa de circuito impreso se suelen utilizar las tecnologías SMT (montaje en superficie) y THT (agujeros pasantes). Aparte de éstas, la soldadura de placa a placa se utiliza cuando se desea montar una placa sobre otra. Los castellados actúan como una especie de enlace entre la placa y el módulo sobre el que se puede soldar el módulo.

Cómo hacer agujeros alomados

Formar o crear agujeros almenados no es un gran problema. El proceso es sencillo. Esta creación se ocupa de la perforación y el cobreado de los orificios completos de la placa de circuito impreso almenada. Esto implica el corte del punto superior en mitades. De este modo se forman medios agujeros o agujeros parciales en el borde de la placa de circuito impreso.

¿Por qué es importante el uso de agujeros alomados?

Al crear agujeros almenados en los bordes de su placa, puede utilizarlos para reproducir algunas partes de su circuito PCB. Por ejemplo, si tiene un circuito que incluye un filtro, bucles de realimentación o un inversor. Puedes fabricar en serie estos pequeños subcircuitos, probarlos y soldarlos a tu placa de circuito impreso principal, que contiene el resto de las piezas del circuito donde son necesarias.

Los siguientes son los usos de los agujeros almenados.

  • Puede utilizar una placa de circuito impreso almenada como placa de conexión para una parte específica de una placa de circuito impreso más grande.
  • Con los agujeros alomados, puede cambiar fácilmente la disposición de los pines de los componentes según los requisitos del usuario.
  • Puede producir módulos integrados en una placa de circuito impreso utilizando una placa alveolar que puede utilizarse posteriormente en un ensamblaje diferente durante la producción.
  • Es fácil montar placas de circuito impreso con agujeros en relieve en una segunda placa de circuito impreso durante la producción final.
  • Los agujeros almenados se utilizan para combinar dos placas con el fin de validar y garantizar la calidad de la unión soldada.
  • Se utilizan para módulos pequeños, por ejemplo, módulos Wi-Fi o placas de conexión.
  • Con los agujeros alveolados, la creación de placas de circuito impreso alveoladas inalámbricas a los enlaces de PCB es fácil.
full fabricacion-completa-de-pcb

Especificaciones recomendadas para los agujeros alomados

A continuación se indican algunos de los atributos de diseño recomendados para los agujeros almenados.

Acabado de la superficie

Para montar correctamente su placa de circuito impreso, debe cuidar adecuadamente el acabado de la superficie. El tipo de acabado recomendado es el acabado ENIG. No obstante, tiene todo el derecho a seleccionar el acabado superficial que prefiera para su PCB. Esto depende de la aplicación prevista para su placa.

Tamaño

Utilice el mayor tamaño disponible posible para facilitar el montaje. Esto asegura el correcto montaje de los agujeros de la placa de circuito impreso.

Número de orificios

El número de orificios depende del diseño. Asegúrese de elegir el número de orificios óptimo. De lo contrario, el proceso de montaje y alineación se dificultará.

Diseño de la almohadilla

Según las recomendaciones, utilice el pad más grande disponible tanto en la parte inferior como en la superior. Con el tipo de pad más extenso para todos sus PCB de castellación, encajarán correctamente.

Certificación RoHS, UL, ISO9001

A la hora de diseñar agujeros almenados, las certificaciones son muy importantes. Hágase esta pregunta. ¿Sigue mi agujero alomado las normas de certificación RoHS, UL e ISO9001? En este caso, las certificaciones son muy necesarias. Si no sigue estas certificaciones, acabará teniendo placas defectuosas.

Por ejemplo, las certificaciones RoHS exigen los mejores métodos de eliminación de residuos. Su agujero castellanizado tiene que seguir las normas ISO9001 y UL. Es importante que cumplan criterios como el grosor de la capa exterior de cobre y el diámetro mínimo de los medios agujeros chapados.

Los orificios de las placas de circuito impreso de fundición se utilizan en diferentes industrias. Entre ellas se incluyen

  • Energía
  • Control industrial
  • Aplicaciones informáticas
  • Electrónica de consumo (gama alta)
  • Telecomunicaciones
  • Automóviles y mucho más.
Castellations sur un PCB

Diseño de una placa de circuito impreso alveolar

El proceso involucrado en el diseño de agujeros castellados no es tan complicado como usted piensa. Sin embargo, si cometes un error en esto, eventualmente puedes afectar la funcionalidad del PCB. Estas son las cosas que necesita al diseñar su agujero PCB almenado.

Medio agujero PCB

El PCB de medio agujero o PCB de medio agujero chapado tiene una mitad en el borde de la placa. A continuación se indican los pasos importantes que debe seguir antes de diseñarlos.

El primer paso es taladrar el PTH. El siguiente es el chapado del panel, tras lo cual se realiza la transferencia de la imagen. El cuarto paso es el chapado del patrón, y después se hace el strip antes del grabado. A continuación, se aplica una máscara de soldadura antes de realizar el revestimiento de la superficie. Por último, se realiza el chapado de PCB de medio agujero.

Agujeros con pequeños cortes en medio agujero PCB

Para los agujeros con pequeños cortes en los medios agujeros, necesitará brocas modernas. Estas brocas deben ser un poco más pequeñas en comparación con las que se utilizan para un medio agujero almenado. Estos orificios suelen colocarse en el borde de los orificios almenados con brocas más grandes.

Agujeros con taladros de entrada más pequeños

Estos orificios para postprocesado son útiles en cualquier aplicación de conectores. Su diseño requiere una herramienta de corte. Esta herramienta ayuda a producir otros agujeros alomados más pequeños cuando es necesario.

Diámetro mínimo del agujero alomado

El diámetro mínimo del agujero alomado debe ser de aproximadamente 0,04 pulgadas o 10 mm. Al diseñar los agujeros alomados, es necesario tener en cuenta el diámetro mínimo del agujero alomado.

Utilice siempre los bordes inferior y superior para ubicar el orificio.

Esto es muy importante. Asegúrese de no utilizar los bordes verticales (izquierdo y derecho). Esto se debe a que, la mayoría de las veces, sirven como puentes. Esto asegura que la PCB quede puenteada en su lugar.

Ahora, coloca el punto medio del agujero dentado correctamente en el borde de la PCB o en el contorno de la placa. De nuevo, hay que asegurarse de que son agujeros pasantes (PTH). Para obtener los mejores resultados, debe colocar estos orificios en la capa de perforación.

Proceso de fabricación de agujeros pasantes chapados en PCB

La fabricación de agujeros de castellanización convencionales es un paso muy sencillo. Normalmente, los diseñadores comienzan con el taladrado y, a continuación, aplican el cobre químico antes del chapado del panel. Después de esto, lo siguiente es la transferencia de la imagen y luego el chapado del patrón antes de pelar la película. Los siguientes pasos son el grabado, la impresión de la máscara de soldadura y el acabado de la superficie. La parte final del proceso es la castellanización del agujero y el fresado del contorno.

Los pasos descritos anteriormente conducen a una reducción del rendimiento y las prestaciones del producto. Hoy en día, el proceso de formación de agujeros castellados es diferente. Aunque no se aleja demasiado del método tradicional habitual, existe una ligera diferencia.

La formación de agujeros alomados comienza con la perforación del borde de la placa de sustrato. Aquí, es muy importante hacer uso de un equipo de perforación especializado para ello. Sin esto, todos los demás pasos pueden salir mal. Tras la preparación, el siguiente paso es chapar a través del agujero. El chapado es muy importante. Esto se debe a que la chapa se asegura de que haya una capa de cobre, lo que garantiza una excelente conductividad de los componentes de una placa.

Agujeros medio chapados en el borde del tablero

Condiciones para el apilado de agujeros colados

Es posible que haya oído hablar a menudo del apilamiento de PCB cuando se trata de placas de circuito impreso. ¿Qué significa apilado de PCB? Se trata de la disposición de las capas de cobre y aislantes que componen la placa de circuito impreso. Cualquiera que sea el apilado que elija, contribuye al rendimiento de la placa.

Cuando se apila una placa de circuito impreso, el uso de agujeros alomados es muy importante. Resulta muy fácil fabricar placas de circuito impreso destinadas a permanecer unas sobre otras. Esto sólo se consigue creando agujeros de montaje alomados. De este modo, el apilamiento del circuito impreso es excelente.

Cuando no hay agujeros alomados, el aspecto final puede ser algo diferente de lo que esperaba en su apilado de PCB. Si quieres que el apilado de tu PCB sea exactamente como deseas, debes trabajar con algunas condiciones.

En primer lugar, ambas PCB no deben tener ningún espacio o separación entre ellas. Una vez que existen huecos o espaciado, se hace difícil cumplir las condiciones requeridas para el apilamiento. En segundo lugar, hay que utilizar contactos eléctricos. Además de la unión física, las conexiones eléctricas también son muy necesarias. Por último, hay que partir de la base de que la parte superior de la placa de circuito impreso es aproximadamente un tercio de la parte inferior.

Visualización de más información de los agujeros estrellados en el archivo

Existen diferentes diseños de medios agujeros. Si es muy perspicaz, observará que siempre varían con respecto a su software. Además, el resultado de los archivos Giber tiene que ser así. El medio agujero o chapado tiene que añadirse directamente al contorno de la placa PCB. Aquí es donde entra la importancia de los medios agujeros chapados. Aún así, asegúrese de que la mitad de la vía está presente en la placa, mientras que la otra mitad está en el contorno.

La visualización de más información sobre los orificios almenados en el archivo implica lo siguiente.

Máscara de soldadura

Las máscaras de soldadura también se denominan resistivos de soldadura. Se trata de una capa delgada similar a la laca fabricada con polímeros. Los fabricantes suelen aplicar máscaras de soldadura a las trazas de cobre de las placas de circuito impreso. La función principal de una máscara de soldadura es proteger las pistas de cobre de la oxidación.

Además, evita que se produzcan puentes de soldadura. Estos puentes de soldadura suelen producirse entre cualquier almohadilla que se encuentre cerca de otra. Con respecto a las máscaras de soldadura, debe haber información sobre las aberturas de las máscaras de soldadura.

Otro punto muy importante aquí es añadir la información sobre las aberturas de la máscara de soldadura en los dos lados de una PCB de castellación. Estas aberturas son lugares de la placa que carecen de máscaras de soldadura. Una vez más, esta información es importante, especialmente para las personas que necesitan hacer uso de estas PCB. Al fabricar estas placas, los fabricantes deben asegurarse de proporcionar esta información.

Capa de cobre

Ayuda a mostrar información sobre las almohadillas de cobre. Esta información es la cantidad de almohadillas de cobre presentes en las capas superior e inferior para cada medio topo. Además, los fabricantes deben facilitar esta información en el archivo. Con esta información, los compradores podrán conseguir fácilmente lo que desean. La mejor manera de conseguirlo es mostrar o exponer la información sobre las capas de cobre.

Contorno/Capa mecánica

Es necesario que el contorno pase por el orificio taladrado. Los fabricantes deben acordarse de incluir la información de la capa de contorno. Esto es necesario antes de lanzar este tipo de PCB al mercado.

Capa de perforación

Se refiere a los datos del taladro o a la información de los medios agujeros. Estos datos tienen que venir con la información de los taladros de los agujeros. Debe incluir también el diámetro y el tamaño de estos medios agujeros, tanto en milímetros como en pulgadas.

Orificios con forma de castillo

Conclusión

Después de leer todo esto, comprenderá la importancia de los agujeros alomados. Son útiles en aplicaciones de control industrial, automoción, telecomunicaciones e informática. ¿Desea realizar proyectos sobre agujeros alomados? ¿Desea utilizar más la tecnología de agujeros alomados en la producción de placas de circuito impreso alomadas? Comprendemos el proceso de fabricación y las condiciones de apilamiento de las placas de circuito impreso de medio agujero. Déjenos ayudarle y obtendrá agujeros alomados de alta calidad para su sistema.

Software DFM de diseño de PCB

Software DFM para PCB en los procedimientos de diseño y fabricación

¿Busca un software DFM en el proceso de diseño y fabricación? En este artículo descubrirá cuál es el mejor software DFM para su proyecto.

El diseño para fabricación de PCB (DFM) es un proceso de ingeniería que permite a los ingenieros crear una PCB para satisfacer las demandas del producto. El software DFM de diseño proporciona un conjunto claro y conciso de directrices mediante las cuales los diseñadores pueden crear sus diseños de PCB. Un análisis DFM es esencial para verificar si el diseño cumple los requisitos.

Comprender el Diseño para Fabricación (DFM) y sus ventajas es crucial para los diseñadores de PCB. En primer lugar, aprenda por qué es importante el DFM, cómo conseguir un buen DFM y cómo se traduce en el diseño de la PCB. Esperamos que esta información le resulte útil a la hora de desarrollar su próximo proyecto. Lea también nuestro artículo sobre la importancia de las herramientas de diseño de PCB. Por último, aquí tiene algunas razones por las que debería utilizar DFM en su diseño de PCB.

DFM DE PCB

Qué significa el diseño para fabricación y sus ventajas

Aunque el coste final de un producto viene determinado en última instancia por los costes de capital y los gastos generales, hasta el 80% del coste final depende de su diseño. Por tanto, reducir el coste de un producto antes de que salga de la fábrica es fundamental para garantizar un producto final competitivo. Tal es el objetivo de la DFM y el ensamblaje de PCB, un enfoque formal del análisis de costes.

Cuando diseñamos placas de circuito impreso, nuestro objetivo es que sean lo más pequeñas y ligeras posible. Esto se debe a que queremos reducir el tamaño para recortar los costes de material. Sin embargo, también tenemos que asegurarnos de que la PCB tenga un aspecto estético agradable y no pierda ninguna funcionalidad o, peor aún, tenga una funcionalidad reducida debido a las limitaciones de tamaño. El objetivo no es sólo ahorrar el creciente coste, sino garantizar que el producto final siga siendo estéticamente agradable.

Resumen rápido

DFM es un proceso que simplifica los procesos de fabricación y produce un producto mejor con menos costes. Idealmente, la DFM debería aplicarse al principio del ciclo de desarrollo e implicar a todo el equipo de desarrollo del producto, incluidos los diseñadores de hardware. Sin embargo, aplicar DFM al final del ciclo de desarrollo de un producto puede suponer mucho peso, coste y complicaciones añadidos. En cambio, podemos incorporarla fácilmente al proceso de diseño y fabricación de placas de circuito impreso.

Al tener en cuenta las necesidades del producto final, el diseño de una placa de circuito impreso puede beneficiarse del proceso de fabricación optimizado. Idealmente, los ingenieros diseñan las placas de circuito impreso para reducir los errores de montaje de los componentes. Por ejemplo, el proceso de montaje será lento si los componentes son de difícil acceso. Del mismo modo, si un componente es difícil de montar, puede ser necesario sustituirlo. Diseñar para la accesibilidad reduce los costes de producción y aumenta el rendimiento.

Aunque las ventajas de la DFM de PCB son obvias, los beneficios superan a los costes. El uso de equipos y procesos CM que puede modificar fácilmente en función de las necesidades de fabricación se reducirá significativamente, al tiempo que se reducen los costes de producción y los plazos de entrega. Además, las ventajas de utilizar el diseño del producto para la fabricación incluyen un menor coste, una mayor calidad, una puesta a punto más rápida y un plazo de entrega reducido. De este modo, un producto puede ser más fiable y menos costoso.

El flujo de diseño

El flujo de diseño consta de tres fases principales: fase de recopilación de requisitos, fase esquemática y fase de diseño. La fase de recopilación de requisitos reúne principalmente la información necesaria para diseñar la placa de circuito impreso. Debe reunir y verificar todos los componentes que utilizará en la placa de circuito impreso. La fase esquemática se completa primero antes de pasar al diseño, para que los ingenieros se hagan una idea de cuánto espacio se necesitará para cada parte del equipo, como resistencias, condensadores e incluso circuitos integrados si son complejos (debido al número de pines). Puedes comprobar y verificar las directrices DFM PCB durante la fase de esquematización.

La verificación en línea de las directrices DFM no debe limitarse a comprobar que todos los componentes encajan en una PCB, sino que lo más importante es asegurarse de que el diseño es un buen diseño, que será estable, fiable y sin problemas. Hay varias comprobaciones DFM que deben realizarse durante esta fase de diseño y que ayudarán a garantizar un buen diseño de PCB.

La creación de prototipos permite a los diseñadores probar múltiples prototipos de un diseño e identificar fallos en el mismo. La precisión de los prototipos les permite minimizar los costes de diseño y acortar el tiempo del proceso de producción. Además, una PCB con un DFM adecuado será más fácil de fabricar. Con las nuevas tecnologías, resulta más fácil diseñar y fabricar un prototipo que un diseño que no cumpla los criterios de DFM.

DFM

¿Por qué es importante la DFM en el diseño de PCB?

¿Qué es DFM? El término se refiere a una serie de procesos de diseño. A algunos les gusta dividirlo en dos áreas: diseño para fabricación y diseño para montaje. Pero engloba todas ellas. Seguir las directrices DFM para PCB puede ayudarle a evitar reprocesamientos y acelerar el proceso de fabricación.

En el pasado, las reglas de holgura de las placas de circuito impreso eran sencillas. Hoy en día, los diferentes componentes y áreas de la placa requieren diferentes reglas de holgura. Además, las distintas técnicas de fabricación también requieren reglas de DFM diferentes. Hacer un seguimiento de estas reglas es una tarea desalentadora para los diseñadores. Por no hablar de que la mayoría de las herramientas de diseño de PCB no tienen las funciones necesarias para realizar un seguimiento de estas reglas. Pero unas pocas cosas pueden hacer de DFM una parte crucial de su proceso de diseño de PCB.

La importancia de DFM

En primer lugar, la DFM permite eliminar errores en el diseño de PCB. Por ejemplo, un error común es no dejar suficiente espacio libre en el borde de la PCB. Si esto ocurre, el cobre de la placa puede corroerse sin una capa protectora. También es posible que tenga que revalidar la funcionalidad y realizar cambios sustanciales en el diseño. Por eso, los diseñadores de PCB deben conocer la lista de comprobación DFM antes de sumergirse en el proceso de diseño.

La DFM ayuda a los fabricantes a incorporar componentes que antes se destinaban a placas más grandes en placas más pequeñas. Puede ser una tarea compleja que puede acabar con problemas de holgura en los bordes y trampas de ácido. Con la ayuda de DFM, puede mantener las especificaciones de su diseño en una disposición funcional. El producto final será mucho más fiable y eficiente. El proceso DFM reducirá los costes de fabricación y mejorará su competitividad. Y es una parte integral de la fabricación de nuevos productos.

La DFM permite a los fabricantes eliminar las costosas paradas de producción y las tiradas desperdiciadas. También les ayuda a evitar la fabricación de productos defectuosos, que pueden dar lugar a múltiples demandas, quejas de los clientes y publicidad negativa. También identifica métodos alternativos para fabricar medidas únicas que son difíciles de conseguir con el arsenal industrial convencional. Como resultado, también obtendrá una mejor calidad del producto y menos residuos, ya que DFM se asegurará de que no acabe con un producto defectuoso que no funciona.

Cómo ayudan las herramientas de diseño de PCB a lograr una buena DFM

Cuando se trata de diseño de PCB, el uso de DFM y un buen enrutamiento es esencial para el éxito de la fabricación. DFM significa que la placa satisface todas las necesidades de su fabricante. Para conseguirlo, los diseñadores deben seguir las directrices DFM de su sector. Allegro PCB Designer de Cadence dispone de estas herramientas y es una excelente elección para DFM.

El esquema es una parte importante del diseño global. Es un plano de una placa que describe sus componentes. Los programas de diseño de PCB como Quadcept permiten crear esquemas y listas de materiales directamente desde la herramienta. Además, existe una versión comunitaria gratuita de esta herramienta. Para crear un esquema, es necesario conocer los componentes y sus valores.

Un buen diseño comienza con la configuración adecuada de las capas de la placa. Los ingenieros de diseño han pasado sus carreras equilibrando las necesidades de los circuitos con los requisitos de fabricación. Pero introducir los datos de apilamiento en el diseño es una tarea difícil. Para superar este reto, los diseñadores deben utilizar herramientas de diseño de PCB que les ayuden a incorporar estos datos a su diseño de PCB. Estas herramientas pueden ayudarle a conseguir un mejor diseño para la fabricación.

Las herramientas de diseño

Cuando se trata de herramientas de diseño de PCB, una de las mejores opciones es FreePCB, un editor gratuito de código abierto que permite a los usuarios crear y modificar PCB con facilidad. Es fácil de usar, tiene una rica biblioteca de componentes y es capaz de realizar trabajos de calidad profesional. Otra opción es Eagle, un potente paquete profesional que combina la introducción de esquemas y el diseño de PCB en un solo programa.
Otra opción es EasyEDA. Este software de diseño de PCB es fácil de usar y admite archivos Excel y Gerber. Además, este software es compatible con el sistema operativo Microsoft Windows.
A la hora de crear diseños de PCB, es importante recordar que todo empieza con las necesidades del cliente. A continuación, el ingeniero electrónico debe traducir las necesidades del cliente al lenguaje de la lógica electrónica. Sólo después pueden diseñar la placa de circuito impreso para satisfacer las necesidades del cliente. De ahí que sea esencial lograr un buen diseño para la fabricación.

full fabricacion-completa-de-pcb

Las normas DFM y la soldadura reflow

¿Cuáles son las reglas de la soldadura por reflujo? En primer lugar, veamos algunos de los puntos clave sobre DFM y la herramienta que necesita. En última instancia, la mejor forma de diseñar las placas de circuito impreso para la soldadura por reflujo es empezar por los componentes que se van a conectar y, a partir de ahí, trabajar hacia atrás. Independientemente de que fabrique las placas de circuito impreso con la técnica DFM o con una técnica diferente, hay consideraciones de diseño importantes que debe tener en cuenta antes de empezar a soldar por reflujo.

¿Qué es la herramienta DFM?

Antes, las reglas de holgura de las PCB eran fáciles de definir. Ahora, las reglas DFM difieren en función de la colocación de los componentes, el área de la placa y la técnica de fabricación. Estas múltiples reglas son difíciles de seguir y mantener en orden, especialmente cuando no se han configurado la mayoría de las herramientas de diseño de PCB para controlarlas. Por suerte, existe una solución: Allegro PCB Designer. Allegro puede supervisar la colocación de serigrafías y otras condiciones que pueden afectar al diseño de la placa. Por desgracia, también puede generar archivos Gerber.

El primer paso es elegir la configuración correcta de apilamiento de capas de la placa. Este proceso equilibra las necesidades de los circuitos con los requisitos de fabricación. Los diseñadores llevan décadas perfeccionando las configuraciones de apilado, pero no es fácil dar con la correcta. La buena noticia es que las normas actuales de DFM facilitan mucho el proceso. DFM es la última tendencia en la fabricación de PCB.

Comprobaciones DFM

La comprobación DFM es un paso importante antes de los procesos de fabricación de PCB porque las discrepancias en el diseño pueden causar problemas en el montaje. Por ejemplo, un conector mal diseñado podría levantar un componente de la placa durante el montaje. Las comprobaciones DFM detectarán estos problemas de diseño antes de que las placas lleguen a la línea de fabricación. Al identificar las discrepancias de diseño con antelación, las placas de circuito impreso pueden fabricarse y probarse con la máxima calidad. Considere la posibilidad de realizar comprobaciones DFM si desea acelerar el proceso de fabricación de PCB.

Cada vez hay más herramientas DFM disponibles en el mercado, por lo que es importante utilizarlas correctamente. Utilizar un software de análisis DFM le ayudará a determinar qué capas de su PCB tienen problemas de fabricación, y puede ahorrarle tiempo y dinero. Una lista de comprobación DFM también puede verificar que puede fabricar el diseño eléctrico en grandes volúmenes. El sistema de lista de comprobación DFM de RayMing ofrece cinco aspectos para la calidad de la PCB: capa única, capas múltiples, serigrafía, perforación y tierra/energía.

Puentes de soldadura y anillos anulares

Un puente de soldadura o un anillo anular se produce entre dos contactos adyacentes durante el proceso de soldadura por reflujo. Puede producirse un puente de soldadura si las patillas están muy juntas o si existe un gran agujero o una almohadilla superficial entre las patillas adyacentes. Ambos factores aumentan la probabilidad de que se produzca un puente. Para evitar los puentes, el proceso de soldadura debe seguir una dirección específica.

La propiedad humectante de una aleación significa que el metal debe estar dentro de un rango de temperatura eutéctica para formar una unión soldada. Nos referimos a estas condiciones como condiciones objetivo, mientras que las condiciones no conformes se denominan defectuosas.

Montaje avanzado de PCB

Cómo se traducen los informes DFM en el diseño de PCB

Comprender cómo se aplica DFM al diseño de placas de circuito impreso puede ayudarle a mejorar sus procedimientos de fabricación. Este método tiene en cuenta factores que afectan al proceso de fabricación, como la colocación y soldadura de componentes. Este proceso incluye especificaciones generales del fabricante y requisitos específicos para un fabricante concreto. DFM es una parte importante del flujo de trabajo del diseño a la fabricación y se aplica a las etapas clave del proceso. DFM implica diferentes factores para garantizar una producción de PCB de alta calidad y a la primera.

Flujo de señales

La DFM también se ocupa del flujo de señales. Dado que todos los componentes eléctricos deben pasar por un conector, el diseño físico debe permitir un flujo de señales adecuado. Los bucles de señal pueden provocar EMI, y la conducción cruzada puede producir efectos no deseados. Para evitar este problema, aplique una adecuada referencia a tierra y un blindaje sencillo para reducir la generación de ruido. Los servicios de planos de PCB deben estar familiarizados con las normas IPC.

Gestión térmica

Cuando hay zonas sensibles al calor en una placa de circuito impreso (puntos calientes), la gestión térmica es importante para garantizar que los componentes no superen su temperatura máxima de funcionamiento permitida. Si los componentes de la placa de circuito impreso alcanzan su temperatura máxima de funcionamiento permitida, se dañarán o destruirán durante el funcionamiento normal del circuito, lo que puede afectar a su funcionamiento. Por lo tanto, la gestión térmica ayuda a prevenir daños y garantiza que no se superen las temperaturas máximas de funcionamiento.

Entorno de uso

Al diseñar para la fabricación, los ingenieros deben tener en cuenta el entorno que ocupará el producto. Éste influirá en el tipo de material utilizado y en la forma del dispositivo. Por ello, el diseño debe ser adecuado para diversos entornos, incluida una amplia gama de temperaturas y climas.

Además, debe ser adaptable para facilitar su montaje de diversas maneras. Por último, no basta con pensar en la colocación del producto, ya que puede afectar a la capacidad de funcionamiento del dispositivo.

El proceso DFM elimina errores comunes en el diseño de PCB, como no dejar suficiente espacio en los bordes. Sin la holgura adecuada en los bordes, la zona de las almohadillas de cobre puede corroerse. El corte final también puede eliminar esta capa protectora. Cuando esto ocurre, la placa puede acabar con errores DFM. Además, puede causar problemas durante el proceso de fabricación. Un buen procedimiento DFM garantizará que el diseño de su placa de circuito impreso esté listo para pasar a la fase de fabricación.