Los mejores métodos para calcular el tamaño de los pads SMD en el diseño de PCB

Los componentes SMD requieren pads (también conocidas como almohadillas) de tamaño preciso para soldarlas durante el montaje. Los diseñadores de PCB todavía tienen que crear muchas de sus huellas utilizando información de hojas de datos junto con fórmulas generales de tamaño de las almohadillas y área de contacto. El diseñador es responsable de asegurar que los tamaños de los pads SMD sean correctos, ya sea calculándolos y comparándolos con datos de huellas, revisando hojas de datos, o memorizando los estándares de tamaño del pad SMD. Si tienes un componente y no tienes acceso a la huella, y decides diseñar la huella por ti mismo, ¿qué recursos están disponibles para asegurar que tienes el tamaño de almohadilla correcto?

Calculando Tamaños de Almohadilla o pad SMD

Existen varias formas de abordar la determinación del tamaño de los pads o almohadillas para componentes SMD. La determinación exacta del tamaño del pad también dependerá del tipo de componente y el estilo de montaje. Por ejemplo, los BGAs tienen diferentes requisitos de tamaño del pad que los encapsulados sin plomo (como los QFN) y los encapsulados con plomo (como los SOIC o los de tipo gaviota). Por regla general, el tamaño de los pads es mayor que el cable del componente, con espacio adicional para un filete de soldadura. Estos puntos se especifican en la norma IPC-7351 como se indica a continuación.

La Norma IPC-7351B

La IPC-7351B: Requisitos Genéricos para el Diseño de Montaje Superficial y el Estándar de Patrones de Tierra proporciona requisitos para patrones de tierra para componentes comunes, que incluyen detalles sobre la determinación de tamaños de pads o almohadillas. Si deseas determinar manualmente los tamaños de los pads, puedes usar las fórmulas que se describen a continuación para realizar estos cálculos para componentes SMD.

Para más información sobre este estándar y el diseño de patrones de tierra, lee este artículo sobre cómo diseñar un patrón de tierra para una PCB electrónica según la norma IPC-7351

Cuando tengas dudas sobre los tamaños de los pads para tus componentes de SMD, ¡consulta tus hojas de datos! Los fabricantes de componentes SMD proporcionan todo tipo de información en sus hojas de datos, incluyendo el tamaño físico del paquete y los patrones de tierra recomendados. Estos patrones de tierra generalmente cumplirán o superarán la especificación en el estándar IPC-7351B. Para los componentes de montaje a través de orificios, hay un estándar separado, el IPC-7251: Requisitos Genéricos para el Diseño de Montaje a Través de Orificio y el Estándar de Patrón de Tierra.

• Para BGAs: La huella para un BGA también dependerá del paso en el paquete. Si utilizas pads definidos por máscara de soldadura, asegúrate de contar con un tamaño de pad ligeramente mayor para que el área de pad expuesta sea 

La Convención de Nomenclatura de Componentes SMD en IPC-7351B

La norma IPC-7351B define una convención de nombres para componentes SMD basada en las dimensiones del componente y el patrón de las pistas. Al buscar en bases de datos de componentes, las huellas para algunos componentes estandarizados por IPC tendrán un nombre que sigue esta convención. En esta convención de nombres de huellas, los primeros 3-7 caracteres suelen ser un acrónimo que define el tipo de paquete del componente SMD. La información restante en el nombre de la huella se basa entonces en la información de los pines y la geometría del cuerpo. La convención de nombres de componentes SMD sigue el patrón general:

(Tipo de paquete) + (Tipo de pin) + (Paso de los pines) + (Longitud del cuerpo) + (Ancho del cuerpo) + (Altura)

Si estás buscando componentes online, o encuentras componentes verificados en otra biblioteca, esta nomenclatura puede ayudarte a descifrar la información del paquete. El tamaño específico del pad SMD requerido en estos paquetes se puede calcular con los métodos mencionados anteriormente.

Las huellas de PCB son algo más que el tamaño de los pads SMD

El tamaño del pad SMD que utilizas en la huella o footprint de tu PCB es importante, pero hay otros aspectos a incluir en una huella para asegurar que el diseño pueda ser exitoso.

• Serigrafía mostrando indicadores de pines, contornos de partes y la ubicación de un designador de referencia
• Información de la capa de montaje para incluir en un dibujo de montaje de PCB
• Apertura de máscara de soldadura con un valor de expansión aplicado en las reglas de diseño de tu PCB.

La capa de apertura de la máscara de soldadura y las reglas de holgura asociadas son importantes para prevenir errores de DFA en el diseño de PCB y defectos posteriores durante el montaje. El equipo de fabricación y el de montaje pueden proporcionar información sobre estos puntos para asegurar que tu placa de PCB esté libre de defectos.

Tus herramientas CAD podrían incluir una calculadora de huellas de PCB

El método más rápido que he encontrado para crear huellas de PCB es utilizar la funcionalidad de construcción de partes que viene con tus herramientas de diseño de PCB. Muchos sistemas CAD actuales vienen con una herramienta de construcción de huellas que hace el trabajo pesado de creación de partes por ti. Algunas de estas herramientas también vienen con especificaciones estándar de la industria ya precargadas.

Con estos constructores de huellas como parte de tus herramientas de diseño de PCB, puedes ahorrarte mucho tiempo que solías gastar en la creación. Con las especificaciones de huellas ya cargadas en el constructor de huellas, puedes usarlo para construir tus diseños de PCB de acuerdo con los estándares de la industria o hacer ajustes manuales menores según sea necesario. Esto te ahorrará el tiempo de tener que investigar todas estas especificaciones por ti mismo. El constructor de huellas también creará para ti con cada almohadilla y/o patrones de aterrizaje, mientras agrega los contornos de partes necesarios para serigrafía o formas de dibujo de montaje. Esta vez te quedarás boquiabierto, no horrorizado.

Todo diseñador necesita huellas correctas dentro de su software de diseño de PCB, ¡pero a nadie le gusta crearlas! Cuando usas Altium Designer^®, tendrás acceso al asistente de huellas conforme a IPC que te ayudará a crear huellas de PCB para tus componentes. Para ayudarte a gestionar tus componentes, puedes acceder a las herramientas de migración de bibliotecas en línea en la plataforma Altium 365^™, donde puedes gestionar y compartir tus datos de diseño.

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