Anillos anulares y Diseño de PCB de múltiples capas: manténgase dentro de sus tolerancias

Uno de mis profesores de la secundaria tenía un negocio bastante exitoso cuando no estaba enseñando: cosechaba jarabe de arce. Aprendí que el proceso va un poco más allá de simplemente tomar el jarabe de arce del árbol después de hacer un agujero en él. Tienes que dejarlo reposar y dejar que se evapore un poco para que puedas destilar el jarabe de arce y convertirlo en el sabroso producto que, luego se incorporará a todos tus panqueques.

Si bien hay todo un proceso adjunto a la fabricación del jarabe de arce, aún comienza con ese primer orificio en el árbol de arce. Del mismo modo, hay todo un proceso para hacer que los diseños de PCB de múltiples capas funcionen; sin embargo, no estarían en ninguna parte sin vías. Las vías son esencialmente una viga perforada verticalmente que tiende un puente entre cualquier número de capas.

Pero, incluso las vías tienen consideraciones que necesitan seguirse o su diseño puede tener fallas. Los anillos anulares entran en juego cuando se considera la ubicación física de los orificios de perforación a través de cada trazo. Hay algunos factores que entran en juego al determinar el tamaño apropiado del anillo anular para su aplicación.

Fuerza de conexión del anillo anular: vías y PCBs de múltiples capas

Las PCB de múltiples capas son beneficiosas para algunos, debido a la mayor capacidad de complejidad que pueden manejar. Las computadoras, teléfonos y equipos médicos son algunos ejemplos de aplicaciones en las que se benefician a través de diseños de múltiples capas. Sin embargo, trabajar con PCBs de múltiples capas plantea un problema crítico a la hora de conectar estas capas entre sí. Sin conectar cada capa a sus puntos correspondientes, solo tendrá que pegar varias tarjetas de PCB de una sola capa entre sí.

Ingresar vías: nuestra ingeniosa solución para conectar verticalmente cada capa. Sin embargo, las vías requieren una comprensión de los anillos anulares para funcionar correctamente. Estos anillos se definen como la distancia mínima entre el orificio taladrado y el borde de la traza de la vía. Cuanto mayor sea el anillo anular, mayor será la conexión de cobre alrededor del orificio de perforación.

El uso de su anillo anular a menudo determinará el tamaño que debe tener. ¿Está soldando un componente a uno o ambos lados de la tarjeta? Es probable que necesite un área más grande para soldar. ¿Simplemente utiliza esta vía como punto de prueba y no suelda? Un anillo anular más pequeño le ayudará a salir adelante.

Cualquiera que sea la aplicación que esté utilizando con su anillo anular, puede determinar fácilmente el tamaño haciendo referencia a nuestro confiable y viejo amigo, el IPC-7251. Este documento recomienda un ancho de anillo anular de 250 µm para las condiciones máximas del material (MMC). MMC simplemente significa que tendrá una unión soldada más sólida. Por otro lado, 150 µm es el ancho recomendado de un anillo anular para lograr la menor condición de material (LMC). LMC simplemente significa que usted se irá con la conexión de unión soldada menos sólida.

Obviamente, estas son solo recomendaciones y pueden (¡y deben!) ser alteradas dependiendo de su aplicación particular.

^{Cómo se mide un anillo anular.}

Tolerancias de fabricación para su diseño de PCB de múltiples capas

Cuando se produce la unión de varios procesos de fabricación dentro de un entorno de producción, a menudo se producen pequeños errores que se solapan, debido a imperfecciones de tolerancias aquí y allá. Específicamente, cuando el proceso de grabar los trazos de cobre en su PCB y el proceso de perforar las vías a través de dichos trazos se juntan, sus orificios de perforación a menudo no se alinearán completamente en el centro de estos trazos y lo dejarán un poco fuera de lugar. Sin embargo, no tema, ¡las tolerancias están aquí!

Dado que ya debería estar diseñando para errores de tolerancia de fabricación, el diseño para errores de tolerancia de anillo anular no es diferente. Primero, al identificar las tolerancias específicas del fabricante, podrán acomodarse para los errores, y al determinar la menor cantidad de ancho que su anillo anular puede seguramente tener, usted puede proteger el proceso de fabricación entero que asegura que se alcancen siempre sus valores mínimos.

En resumen, sabiendo que existirán algunos errores de fabricación a lo largo del camino, pero diseñando para dichos errores lo mantendrá por encima de sus valores mínimos específicamente hablando de anillos anulares de orificios de vías taladrados.

^{Las tolerancias de perforación pueden jugar un papel importante en la determinación del tamaño de su anillo anular.}

Cálculo del ancho del anillo anular

Una manera sencilla de verificar que su ancho será aceptable para su diseño es calculando el ancho máximo que verá en la ejecución después de la producción. Se puede utilizar la siguiente ecuación:

((Diámetro del terminal) - (Diámetro del orificio taladrado)) / 2 = (Ancho máximo del anillo anular)

Cuanto mayores sean los errores de fabricación en la tolerancia, menor será el ancho del anillo anular. Cuanto mayor sea el diámetro del orificio perforado, menor será el ancho del anillo anular.

Saber que el ancho de su anillo anular debe permitir una conexión lo suficientemente fuerte para las conexiones eléctricas y mecánicas, así como también ser consciente de la fabricación de tolerancias mantendrá el ancho de su anillo anular a distancias aceptables y fuera de situaciones en las que el orificio perforado ni siquiera toque el terminal (el cielo nos ayude).

Si las vías se están diseñando en territorio de microvía, necesitará de un software de diseño de PCB que pueda manejar adecuadamente la designación del ancho de los anillos anulares y tolerancias de fabricación para las vías. Afortunadamente, Altium Designer puede abordar las delicadas complicaciones del diseño con facilidad con su lista completa de comprobación de reglas de diseño, así como con un intuitivo software de diseño de tarjetas.

Así que siga adelante y diseñe un anillo anular fuerte y libre de errores el cual mantendrá sus componentes encendidos para la longevidad de su diseño. Si tiene curiosidad acerca de lo que el software Altium puede hacer por sus problemas de anillos anulares, hable con un experto en Altium hoy mismo.