Guía de Diseño para la Fabricación

¿Qué es el Diseño para la Fabricación?

El objetivo de esta guía es simple: obtener una buena placa cada vez. Y la metodología aplicada para lograrlo es el Diseño para la Fabricación (DFM, por sus siglas en inglés). Tal vez hayas oído hablar del DFM anteriormente, pero ¿qué significa exactamente?

El Diseño para la Fabricación (DFM) es el proceso de diseñar una PCB que sea manufacturable, funcional y fiable.

Con esta definición en mente, tenemos varios objetivos claros que alcanzar adoptando las prácticas de diseño dentro de esta guía:

1. Eliminar la necesidad de múltiples rehaceres de placas debido a detalles específicos de fabricación que se pasaron por alto en un proceso de diseño.
2. Diseñar y producir placas que sean tanto manufacturables como funcionales según lo previsto, siguiendo un conjunto de mejores prácticas establecidas por veteranos en el diseño de PCB.
3. Reducir el tiempo dedicado a revisiones de diseño y, en última instancia, cumplir consistentemente con los objetivos de tiempo de lanzamiento al mercado, siguiendo un conjunto de mejores prácticas para el diseño de la disposición de la placa y la documentación.

Para alcanzar estos objetivos, hemos estructurado esta guía para que idealmente se lea de principio a fin, de manera que se alinee con tu flujo de trabajo de diseño. A medida que leas cada sección en los siguientes capítulos, podrás aplicar el conocimiento a cada etapa de tu proceso de diseño de PCB.

Lo Que Encontrarás en Esta Guía

Esta guía es tanto teórica como práctica, y aplica ciencia de diseño confiable y aceptada que ha resultado en tarjetas consistentemente manufacturables. Las secciones principales de esta guía incluyen:

Sección 1: Directrices de Diseño para una Fabricación Exitosa

En esta sección cubriremos prácticas de diseño que producirán un diseño de tarjeta funcional y manufacturable. Esta sección incluirá:

• Capítulo 1: Entender el proceso típico de fabricación de PCB y sus diversas etapas.
• Capítulo 2: Seleccionar los materiales adecuados para tu PCB para cumplir con tus requisitos de diseño específicos.
• Capítulo 3: Estrategizar tu diseño de PCB incluyendo la colocación de vías/agujeros, capas de máscara de soldadura y documentación de serigrafía.
• Capítulo 4: Colocar y orientar tus componentes para asegurar el espaciado adecuado y el ensamblaje.
• Capítulo 5: Configurar los requisitos de puntos de prueba para una prueba exitosa de la tarjeta por parte de tu fabricante.

Sección 2: Directrices de Documentación para una Fabricación y Ensamblaje Exitosos

Con tu diseño completo y listo para la fabricación, pasaremos a documentar adecuadamente un PCB para proporcionar una intención de diseño cristalina a tu fabricante. Esta sección incluirá:

• Capítulo 6: Entender cuáles son los principales factores en el proceso de documentación de PCB y qué necesita enviar a su fabricante.
• Capítulo 7: Ensamblar el dibujo maestro de su PCB para retratar con precisión todos los detalles finos necesarios para fabricar una placa.
• Capítulo 8: Entender qué necesita incluir en su documentación de ensamblaje para tener su placa base creada con sus componentes seleccionados.
• Capítulo 9: Entender por qué los archivos de fabricación son importantes y qué archivos específicos enviar a su fabricante incluyendo Gerbers, ODB++, IPC-2581 y la Lista de Materiales.

Al final de esta guía, estará bien equipado para implementar las prácticas de diseño y documentación en su propio flujo de trabajo personal para producir PCBs listas para fabricación.

Directrices de Diseño para una Fabricación Exitosa

Un Día en la Vida de un Proceso de Fabricación de PCB

Antes de emprender un proceso de Diseño para la Fabricación, es importante entender el proceso subyacente detrás de producir un PCB físico. Independientemente de las diversas tecnologías presentes en cada instalación, una gran mayoría de los fabricantes líderes en la industria siguen un conjunto específico de pasos para convertir su diseño de bits digitales a placas físicas. Los pasos en este proceso se describen en la Figura 1 e incluyen:

Proceso Estándar de Fabricación de PCB

Transferencia de Datos del Cliente: Gerber, GerberX2, IPC-2581, ODB++, Netlist, Taladro NC, Dibujo de Fabricación, Especificaciones

Preparación de Datos: Conversión de los datos suministrados por el cliente para la fabricación (Panelización, Arte, Programas de Taladro y Ruteo)

Núcleos/Laminados: Material laminado delgado consistente en un sustrato de epoxi de vidrio revestido de cobre por ambos lados (FR-4 es el material más comúnmente utilizado para el diseño de PCB)

 

Recubrimiento de Película Resistente Seca: Utilizando calor y presión, se aplica una película sensible a la luz sobre la superficie de cobre del núcleo.

 

Colocar Arte: Los patrones de arte del cliente (circuitos y patrones de contacto) se colocan en las superficies del núcleo recubiertas con la película. Cada superficie tiene su propio patrón de arte.

Exponer Paneles a Luz Ultravioleta: Esto crea una imagen latente de la placa de circuito.

Desarrollar Paneles (eliminación de resistencia): Eliminar químicamente la resistencia de las áreas no endurecidas pasando el núcleo expuesto a través de una solución química.

 

Grabar: Para eliminar químicamente el cobre del núcleo en todas las áreas no cubiertas por la película resistente, lo que crea un patrón de cobre discreto.

 

Eliminación de Resist Seco: Eliminar químicamente el resist seco desarrollado.

 

Recubrimiento de Óxido: Tratar químicamente el cobre para asperjar la superficie y mejorar la adherencia al prepreg durante el ciclo de laminación.

 

Laminación Multicapa: El foil de cobre, prepreg (pegamento multicapa) y núcleos se unen bajo calor y presión.

Laminado Primario: Se perforan agujeros a través de un montón de paneles (comienzo de doble cara/una cara aquí).

 

Desbarbado y Limpieza: Eliminar mecánicamente las rebabas de cobre y limpiar los residuos de los agujeros de perforación.

Desbarbado: Eliminar químicamente el recubrimiento de resina de la pared del agujero.

Deposición de Cobre: Depositar químicamente una capa delgada en la superficie del panel y las paredes del agujero.

 

Capa de Fotoresistente de Película Seca: Utilizando calor y presión, se aplica una película sensible a la luz sobre la superficie de cobre.

 

Exponer y Desarrollar: Similar al proceso de la capa interna para el núcleo.

 

Placa de Patrón de Cobre (electroplateado): Se platea eléctricamente cobre adicional (así como estaño) en las superficies de cobre sin electrólisis expuestas, así como estaño.

 

Grabado: Se elimina el cobre de cualquier área no cubierta por estaño.

 

Desmontaje de Resist: El resist seco desarrollado se elimina químicamente. Las tiendas que se colocaron han evitado que el chapado ocurra en los agujeros “no chapados”.

 

Máscara de Soldadura y Curado: Se aplica una máscara fotoimagenable líquida a cada superficie y se seca al tacto. También se aplica y expone el arte. El panel se desarrolla, dejando el patrón de la máscara definido por el arte.

 

Nivelación de Soldadura por Aire Caliente (el acabado de superficie de PCB más común): Los paneles se procesan a través de un baño de soldadura fundida, que cubre todas las superficies de cobre expuestas.

 

Acabados de Superficie: Cumple con RoHS o no cumple con RoHS.

Nivelación por Aire Caliente (HAL, HASL): Conducir el PCB a través de una estación de flux, baño de soldadura y luego a través de cuchillas de aire (para remover el exceso de soldadura nivelado).

Leyenda y Curado: Las superposiciones superiores e inferiores (serigrafías) se entintan en cada lado del panel según el arte del cliente, luego los paneles se hornean para curar la tinta.

 

Fabricación y Enrutamiento: La placa se corta al tamaño deseado (también conocido como enrutamiento, marcado, perforación o perfilado). Las ranuras y chaflanes también se añaden durante este paso.

 

Prueba Eléctrica/Inspección Final: La placa se prueba para verificar su integridad eléctrica (y la impedancia si es necesario). Los cortocircuitos y circuitos abiertos se reparan en este punto. Para lotes más pequeños se suelen utilizar sondas volantes, y para volúmenes mayores se utilizan dispositivos de prueba de cama de clavos. Otras funciones que se suelen realizar durante este paso incluyen: inspección óptica automática (AOI) que compara las capas internas y externas que influyen en el costo en la PCB contra los datos CAM descargados para verificar la integridad y las reglas de diseño, pruebas de fiabilidad y control de proceso estadístico (SPC) cuando lo requieren los clientes.

Con el curado final de tu placa completado, el fabricante entonces comenzará el proceso de prueba eléctrica con los puntos de prueba que estableciste en el diseño de tu placa. Todas las placas que pasan este proceso de verificación se consideran completas y luego continúan hacia el envío y transporte.

Factores Típicos que Influyen en el Costo en el Proceso de Fabricación de PCB[1-1]

El costo de fabricar tu placa está determinado en gran medida por los materiales específicos y las partes que especificas durante la fase de diseño. Los ingenieros informados se tomarán su tiempo para equilibrar cuidadosamente los factores que impulsan el costo con la necesidad de cumplir con los requisitos funcionales previstos, como se describe en las especificaciones de su producto. Algunos de los factores de costo más comunes y las estrategias de reducción de costos en el proceso de fabricación se describen en la tabla a continuación e incluyen:

 

Tomar Decisiones de Diseño Conscientes de la Fabricación

Al comprender el conocimiento anterior sobre el proceso típico de fabricación de PCB, estarás bien encaminado hacia la toma de decisiones más informadas en el momento del diseño para la selección de materiales y partes. Con un entendimiento del proceso de fabricación detrás de nosotros, ahora es el momento de saltar a un práctico proceso de Diseño para la Fabricación, comenzando con la selección de materiales.

Seleccionando Tus Materiales

Introducción

Cada proceso de diseño comienza con la selección de materiales, y este capítulo se centra en seleccionar los materiales adecuados para tu diseño de PCB dadas las necesidades de diseño específicas que delineas en tus especificaciones. Nos centraremos en gran medida en FR-4, ya que es el material más comúnmente utilizado para el diseño de PCB. Si tus requisitos materiales específicos no están listados en las secciones a continuación, por favor contacta a tu fabricante para obtener más orientación.

Proceso Básico de Selección de Materiales

Al diseñar un PCB, hay varias opciones de materiales a considerar basadas en las necesidades únicas de su diseño. Antes de seleccionar un material, se recomienda definir primero la funcionalidad y los requisitos de fiabilidad que su placa debe cumplir. Estos requisitos típicamente incluirán:

• Propiedades eléctricas
• Propiedades térmicas
• Interconexiones (componentes soldados, conectores, etc.)
• Integridad estructural de la placa
• Densidad del circuito

Como regla general, recuerde que cuanto más aumente la complejidad y propiedades de su diseño, más costos incurrirá durante su proceso de fabricación. Siempre se debe lograr un equilibrio cuidadosamente elaborado para cumplir tanto con el presupuesto, la funcionalidad y los objetivos de fiabilidad para sus necesidades de diseño particulares. Vea la Figura 2 para una visualización de cómo comenzar su proceso de selección de materiales[2-1].

Figura 2 - Mapa de Selección de Materiales del Diseñador/Usuario Final[2-1]

Criterios Adicionales para la Selección de Materiales

A medida que comience a construir un compuesto a partir de los materiales elegidos, querrá prestar mucha atención a las características de temperatura. En la práctica, el material con la calificación más baja dictará la temperatura máxima del producto final. Otros elementos que también deben considerarse al comparar diferentes materiales incluyen:

• Fórmula de resina
• Resistencia al fuego
• Estabilidad térmica
• Fuerza estructural
• Propiedades eléctricas
• Resistencia a la flexión
• Temperatura máxima continua de operación segura
• Temperatura de transición vítrea (Tg)
• Material de la hoja de refuerzo
• Tamaños y tolerancias no estándar
• Maquinabilidad o capacidad de perforación
• Coeficientes de expansión térmica (CTE)
• Estabilidad dimensional
• Tolerancias del grosor total

Las secciones que siguen profundizarán en algunas de las propiedades materiales en detalle para los componentes primarios que conforman un diseño de PCB, incluyendo propiedades eléctricas, FR-4 y cobre.

Propiedades de los Materiales en Detalle

Propiedades Eléctricas

Las propiedades más críticas a considerar para los requisitos eléctricos son la resistencia eléctrica, la constante dieléctrica y la resistencia a la humedad. Consulte la Figura 3 para una lista de algunos de los materiales más comunes y sus valores de propiedad asociados. Recuerde consultar con su fabricante para obtener datos más específicos sobre propiedades eléctricas.

Figura 3 - Propiedades Típicas de Materiales Dieléctricos Comunes [2-2]

Valores Predeterminados de FR-4

Los valores predeterminados en la Figura 4 a continuación para FR-4 pueden usarse como una línea base para determinar sus requisitos específicos de material. Estos valores cambiarán dependiendo del material base especificado y el grosor como se muestra en las siguientes secciones.

Figura 4 - Valores predeterminados del material FR-4[2-3]

Material base FR-4 y grosor

Los valores en la Figura 5 a continuación enumeran los materiales FR-4 más comunes utilizados hoy en día para diseños de placas multicapa y te ayudarán a elegir el grosor apropiado para tu FR-4. El grosor de variaciones específicas de FR-4 incluyendo GETEK®, Rogers®, FR-406 y FR-408 son similares y también pueden calcularse usando esta tabla.

Figura 5 - Referencia de grosor del material FR-4[2-4]

Designación y grosor del Prepreg FR-4

Prepreg (Pre-impregnado) es el material en hojas (por ejemplo, tejido de vidrio) que está curado con una resina y llevado a un estado intermedio de curado. La mayoría de los fabricantes de PCB llevarán cinco tipos de prepreg incluyendo 106, 1080, 2113, 2116, y 7628. Consulta la Figura 6 para especificaciones de grosor específicas para cada tipo de prepreg.

Nota: Existen limitaciones en el tipo y número de hojas de prepreg que se pueden colocar entre las capas de la placa. Consulte con su fabricante sobre las necesidades específicas de diseño de su placa para determinar la designación y el grosor correctos del prepreg.

Figura 6 - Designación y Grosor del Prepreg FR-4[2-4]

Tipos de Lámina de Cobre

Los fabricantes generalmente ofrecen varios tipos de lámina para que elija, siendo los más comunes el Cobre Electrodepositado (ED Copper) y el Cobre Laminado. Las placas rígidas suelen utilizar lámina de cobre electrodepositada, mientras que las placas rígido-flexibles utilizan lámina de cobre laminado. Independientemente del tipo de lámina de cobre que elija, todas cumplirán con sus requisitos estándar IPC-MF-150[2-5]. Si elige un tipo de lámina alternativo como níquel o aluminio, asegúrese de especificar las características en su dibujo maestro para evitar cualquier malentendido o problema de fabricación.

Valores de Resistencia del Cobre

A medida que las placas se vuelven más densas y complejas, se vuelve cada vez más importante calcular la resistencia distribuida de su cobre. Puede usar la fórmula[2-6] a continuación para calcular fácilmente la resistividad en sus trazas de cobre:

R = ρ*L/A

donde:

R es la resistencia de extremo a extremo de la pista en Ohmios

ρ es la resistividad del material de la pista en Ohmios por Metro

L es la longitud de la pista en metros

A es el área transversal de la pista en metros cuadrados

También puedes usar una de las herramientas gratuitas a continuación para calcular rápidamente tu resistividad del cobre sin necesidad de realizar cálculos manuales:

• Circuit Calculator[2-7]
• Calculadora de Resistencia de Trazas de EEWeb[2-8] 
• Calculadora de Resistencia de Endmemo[2-9] 

Capacidad de Conducción de Corriente del Cobre

En la Figura 7 se puede usar como referencia para entender la capacidad de conducción de corriente de las capas internas para espesores comunes de cobre y niveles de temperatura por encima del ambiente. La capacidad de conducción de corriente para las capas externas es aproximadamente 2 veces la de las capas internas. Para datos más detallados sobre anchuras de líneas y requisitos de espaciado, consulta IPC2221[2-10].

Figura 7 - Anchuras de Conductores Encapsulados[2-10]

Espesor Final de la Placa

Como parte de tu proceso final de selección de materiales, querrás calcular el espesor final de tu placa. Esta medida se realiza de cobre a cobre y representará tu espesor máximo final de la placa. Algunos detalles a tener en cuenta sobre el cálculo del espesor de la placa incluyen:

• El grosor de la placa determinará cómo su fabricante configura su maquinaria de procesamiento.
• El grosor de la placa afectará las limitaciones de su placa durante la fabricación, incluyendo las relaciones de aspecto.
• Los fabricantes suelen ofrecer grosores de laminación entre 0.0008” a 0.240”, incluyendo la máscara de soldadura.
• Las placas con un grosor menor a 0.05” típicamente requerirán un manejo y procesamiento especial, lo que podría resultar en costos más altos y tiempos de procesamiento más largos.

Finalizando la Selección de sus Materiales

Ahora tiene el conocimiento necesario para finalizar sus selecciones de materiales básicos para su próximo diseño de PCB listo para fabricación. Para resumir, los materiales base y los valores de propiedades requeridos que necesitará antes de comenzar su proceso de diseño incluyen:

 

Con estos valores en mano, entonces puede calcular su grosor máximo de la placa, lo cual tendrá un impacto directo tanto en los costos de fabricación como en los requisitos de procesamiento por parte de su fabricante. La siguiente sección cubrirá cómo estrategizar el diseño de su PCB para la fabricación incluyendo la colocación de vías/agujeros, capas de máscara de soldadura, documentación de serigrafía y más.

Estrategizando su Diseño de PCB

Introducción

Con sus selecciones de materiales finalizadas, es ahora el momento de sumergirse en los detalles específicos de su diseño de PCB. Aunque los flujos de trabajo de ingeniería individuales pueden diferir de un diseñador a otro, hay una serie de consideraciones de diseño primarias que necesitan requisitos de DFM precisos para considerar una placa 100% lista para la fabricación. En las siguientes secciones aprenderá los detalles específicos de cómo estrategizar su diseño de PCB incluyendo especificaciones de SMT y de montaje a través de orificios, documentación de serigrafía, aplicaciones de máscara de soldadura, y más.

Decidiendo entre Montaje a través de Orificios o SMT

Cuando se diseña un PCB, es típico elegir entre la tecnología de montaje superficial (SMT) o el montaje a través de orificios para sus aplicaciones de componentes. Si acaso utiliza ambos métodos de fabricación, entonces su placa se considera un PCB híbrido. Basándose en las tendencias actuales de la industria en el diseño de PCB, se recomienda que la mayoría de sus componentes sean dispositivos de montaje superficial (SMD), ya que esta tecnología ha dominado el mercado de diseño de PCB desde los años 90 e incluye muchas ventajas, incluyendo densidades de placa más altas a un menor costo. Tenga en cuenta lo siguiente al decidir entre SMT y montaje a través de orificios:

• Las PCBs con dispositivos de orificio pasante (PTH) se sueldan por ola, mientras que las PCBs con dispositivos de montaje superficial (SMD) pueden ser soldadas por ola o reflujo.
• Mezclar estas dos tecnologías resultará en procesos separados para fabricar tu placa y aumentará el tiempo y costo general de fabricación.
• Algunos fabricantes instalarán manualmente los componentes de orificio pasante, lo que aumentará el tiempo y costo general de fabricación.

El método de aplicación de componentes que elijas tendrá un impacto directo en tus costos generales y tiempo de fabricación. Se recomienda adherirse a SMT para diseños de placas profesionales, ya que esto resulta en tiempos de entrega de la placa más rápidos y una mayor fiabilidad.

Serigrafía e Identificaciones de Componentes

Todos los contornos de componentes en tu serigrafía deben estar marcados con un designador de referencia e indicadores de polaridad (si aplica). Es importante asegurarse de que estos designadores e indicadores sean legibles y visibles incluso después de que los componentes estén instalados para una fácil verificación posterior a la producción. La Figura 8 incluye pautas recomendadas sobre dónde deben colocarse las ubicaciones de los designadores de referencia y las marcas de polaridad en tu serigrafía:

Figura 8 - Ubicación para las Designaciones de Referencia de Componentes

Designadores de Referencia de Componentes

La Figura 9 incluye una lista de designadores de referencia estándar de la industria del estándar IPC-2612[3-1] para la generación de símbolos esquemáticos. Se recomienda utilizar estos designadores en todos sus diseños de placas para ayudar a mantener todos sus proyectos consistentes.

Figura 9 - Designadores de Referencia de Componentes[3-1]

*No es una letra de clase, pero se usa comúnmente para designar puntos de prueba para fines de mantenimiento.

Nota: La lista anterior no es exhaustiva. Consulte la lista estándar de letras de designación de clase en ANSI Y32.2/IEEE Std 315 [3-2], Sección 22 y el Índice.

Máscara de Soldadura

La máscara de soldadura es una capa delgada, similar al barniz, aplicada como un recubrimiento final a su PCB para proteger diversas características incluyendo pistas de cobre y planos de masa que no deben ser soldados. Algunos de los beneficios de la máscara de soldadura incluyen:

• Proteger su PCB contra daños por oxidación.
• Prevenir el robo y puentes de soldadura (cortocircuitos) entre conductores y pads.
• Evitar el desprendimiento durante el proceso de ensamblaje si se coloca directamente sobre cobre desnudo.

Requisitos Básicos de Espaciado para la Máscara de Soldadura

Dondequiera que se necesite soldadura o contacto eléctrico (alrededor de almohadillas SMD y PTH, agujeros de herramientas, áreas de contacto de blindaje, fiduciales, etc.) se requiere un espacio libre de máscara de soldadura. Especificar un espacio libre de máscara de soldadura asegura que no haya invasión de la máscara de soldadura en las almohadillas durante la fabricación, lo que puede resultar en un filete de soldadura más pequeño o almohadillas completamente desconectadas si no se especifican los requisitos de espacio libre adecuados. Consulte la Figura 10 a continuación para los requisitos de espacio libre adecuados para máscara de soldadura en almohadillas y pistas:

 

En el ejemplo anterior, si el espaciado mínimo entre la almohadilla y la pista (columna B) es menor al requerido, entonces se aplicará máscara de soldadura a la almohadilla o metal expuesto en la pista y podría resultar en un mal funcionamiento de la placa.

Máscara de Soldadura entre Almohadillas SMD

Si se necesita máscara de soldadura entre almohadillas SMD y no hay suficiente espacio para aplicarla, entonces se recomienda tener en cuenta dos cosas:

• El espaciado mínimo proporcionado entre las almohadillas.
• El tamaño mínimo de máscara de soldadura que su fabricante puede reproducir con éxito.

Con estos dos requisitos en mente, se recomienda aumentar el espaciado entre las almohadillas para la aplicación de máscara de soldadura o consultar con su fabricante para determinar alternativas adicionales.

Vías y Agujeros

Las vías son una parte crítica de cada diseño de PCB y son responsables de transmitir la corriente eléctrica entre capas. También pueden ser una carga significativa para los costos de fabricación si no se siguen pautas consistentes de separación y dimensionamiento. Las secciones a continuación cubrirán los detalles de las separaciones y dimensionamientos de vías y agujeros, así como aplicaciones específicas de vías.

Requisitos de Separación de Vías

Las vías estándar deben mantener separaciones mínimas de los conductores adyacentes, y la separación dependerá en gran medida de si la vía está cubierta o expuesta. A menudo encontrarás que las vías expuestas requerirán mayores separaciones para cerrar conexiones eléctricas expuestas en comparación con las vías cubiertas.

Pautas de Tamaño de Vías

Al diseñar agujeros de vía metalizados, se recomienda mantener una relación de aspecto de 1:1 entre el diámetro del agujero y el grosor del sustrato. Esta regla general asegurará que se acumule suficiente metal de cobre a lo largo de todo el agujero durante el proceso de fabricación. Por ejemplo, en un sustrato de 0.20” de grosor, los agujeros deberían tener al menos 0.20” de diámetro. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes tienen una amplia selección de tamaños de agujeros de perforación y generalmente cumplirán con los requisitos fuera de esta recomendación general. Algo que recordar al elegir un tamaño de agujero es que un agujero pasante metalizado terminado será más estrecho debido al metalizado. La Figura 11 muestra los tamaños estándar de perforación típicos:

Figura 11 - Tamaños estándar de taladros para vías y agujeros

Anillos Anulares

El anillo anular es la diferencia entre el diámetro del pad y el diámetro del taladro correspondiente; en otras palabras, el área en el pad que rodea la vía. La Figura 12 muestra cómo calcular fácilmente el ancho de un anillo anular:

Ancho del Anillo Anular = (diámetro del pad - diámetro del agujero) /2

Figura 12 - Ancho Recomendado del Anillo Anular

Hay muchas condiciones que pueden causar que el agujero taladrado no esté exactamente en el centro durante la fabricación. Si es aceptable incluir "tangencia" en los pads de su producto terminado, entonces se recomienda consultar con su fabricante sobre sus directrices para los anchos mínimos de anillo anular.

Para asegurar un anillo anular mínimo de 0.001” en el producto terminado, todos los pads en su diseño deben ser 0.0008” (2 x 0.0004”) más grandes que el agujero perforado. Esto garantizará que el agujero perforado sea tangente al borde del pad. Si no se platean los agujeros pasantes de sus diseños, puede resultar en anillos anulares más pequeños, lo que podría resultar en que el anillo se levante durante el soldado o se rompa durante las operaciones normales de la placa. Esto ocurre debido a la falta de soporte de un barril plateado.

Figura 13 - Diámetros de Agujeros Perforados y Plateados

Vías Expuestas

Las vías expuestas son conexiones eléctricas expuestas que no están cubiertas con máscara de soldadura. Las claras aperturas para vías expuestas a otras vías o tierras no adyacentes al pad deben ser de 0.15” como mínimo, siendo 0.20” lo preferido.

Vías Cubiertas

Cubrir un vía con máscara de soldadura cubre el agujero del vía y el anillo anular, y debería establecerse como el método predeterminado en su flujo de trabajo de diseño. Tenga en cuenta que, generalmente, su fabricante no realiza pasos adicionales para asegurar que la apertura de un vía permanezca cerrada. Si desea asegurarse de que su vía esté cerrada y cubierta, debe especificar en su impresión de fabricación que desea que estos vías estén rellenos con máscara, lo que también se llama llenado con máscara. Esto es especialmente importante para diseños BGA donde los vías se encuentran cerca de los pads SMD del BGA.

Vea la Figura 14 para ejemplos de aplicaciones recomendadas de cubrimiento de vías:

Figura 14 - Aplicaciones Recomendadas de Cubrimiento de Vías en un BGA

Vías en pads y Micro Vías

Las vías en pads permiten la colocación cercana de capacitores de desacople y facilitan el enrutamiento para cualquier BGA de paso de bola, así como ayuda con la gestión térmica y la conexión a tierra. Siga las pautas a continuación cuando su diseño requiera vías en pads:

• Las vías en pads deben estar tapadas con cobre. Además, el lado opuesto de los vías debe estar tapado con cobre (si se usa como un punto de prueba en circuito (ICT)), o enmascarado para asegurar que los químicos de la galvanización no queden atrapados dentro del vía.
• Si los vías en almohadillas no están tapados, podría incurrir en costos adicionales de ensamblaje para tratar con el wicking de soldadura (redistribución de la soldadura lejos de la unión prevista) y el saqueo de soldadura (falta de suficiente soldadura y vacíos en las uniones previstas).

Vías Ciegas y Enterradas

Similar a los agujeros pasantes, las vías ciegas y/o enterradas (BBV) son agujeros que conectan una o más capas. En este proceso, una vía ciega conecta una capa exterior con una o más capas internas pero no con ambas capas exteriores, y una vía enterrada conecta una o más capas internas, pero no con una capa exterior. Esto es importante ya que este tipo de vías permiten tableros más densos y pueden ahorrar espacio en el tablero al no requerir espacio en las capas de componentes. Vea la Figura 15 para un ejemplo de una aplicación de vía ciega y enterrada:

Figura 15 - Vías Ciegas y Enterradas

Un detalle particular al que prestar atención al usar vías ciegas es la profundidad del taladro (de una capa exterior a una capa interna). Por ejemplo, si tienes un tablero de 0.062” de espesor con 8 capas, la profundidad máxima del agujero de la vía ciega no puede exceder de 0.018” (para una vía de 0.035” con un agujero de 0.018”).

Como una guía general, mantenga los pads de vía de las capas internas aproximadamente 0.016” por encima del tamaño del taladro, ya que esto proporcionará un buen rendimiento para su fabricante. Se recomienda consultar con su fabricante para entender mejor sus restricciones de diseño BBV en cuanto a peso de cobre, tamaño mínimo de taladro y requisitos de relación de aspecto máximo.

Vías Bajo BGAs

Los procesos de reflujo pueden causar que los componentes de chip se desplacen o se inclinen, resultando en que un lado del componente de chip haga cortocircuito con una vía expuesta cercana. Debido a esto, se recomienda que las vías de BGA sean cubiertas como predeterminado en sus reglas de diseño. Utilice las siguientes pautas para el espaciado de separación recomendado para el área expuesta de no colocación:

• Si una vía está adyacente a un pad SMD, debe ser como mínimo del 50% del ancho de terminación del componente.
• Si una vía está al final de un pad SMD, debe ser como mínimo de 0.15” (preferiblemente 0.20”).

La Figura 16 muestra algunos ejemplos de buenas prácticas de diseño para vías que se colocan cerca de componentes de chip:

 

Figura 16 - Guía de Colocación de Vías Cerca de Componentes de Chip

Pads en Forma de Lágrima

El propósito de añadir un pad en forma de lágrima es reducir el estrés mecánico y térmico donde la pista se une al pad proporcionando soporte adicional de cobre/metal. Esto también ayuda a asegurar que se realicen y mantengan buenas conexiones, ya que aumenta la tolerancia del fabricante de PCB cuando se perfora una orden y ocurre un desajuste de registro.

El proceso de formación de lágrimas implica añadir cobre a la unión de un pad existente y una salida de pista. Es importante añadirlos principalmente a perforaciones pasantes, donde podrías tener una pequeña relación pista-pad. También deben añadirse a recorridos de circuito desde un pad (sólido o de vía), y esta práctica se vuelve más importante a medida que una pista se estrecha. Para pistas mayores a 0.20”, generalmente no se necesitan lágrimas. Como regla, si tu diseño no es un dispositivo de RF o de alta frecuencia, añade lágrimas en la etapa final de tu diseño. La Figura 17 muestra varios ejemplos de lágrimas y sus requisitos recomendados de espaciado y forma:

Figura 17 - Formas de Lágrima Recomendadas

Relación de Aspecto del Chapado

La relación de aspecto es la proporción entre el grosor de la placa y el tamaño del agujero perforado (antes del chapado)[3-4]. Esta proporción guiará a su fabricante para que no excedan las capacidades mecánicas de su equipo de perforación. La Figura 18 muestra un ejemplo visual de cómo se determinan las relaciones de aspecto en un PCB:

Figura 18 - Determinando una Relación de Aspecto para un PCB

Por ejemplo, un PCB que tiene un grosor de 0.065″ y consta de un tamaño de agujero de 0.020″ tendrá una relación de aspecto igual a 3:1. Esta relación es importante ya que se relaciona con el proceso de chapado también. Los tamaños de agujero que son demasiado pequeños en comparación con el grosor de la placa (relaciones de aspecto más altas), podrían no lograr un chapado de cobre aceptable cuando las soluciones de chapado fluyen a través del agujero. La Figura 19 proporciona un conjunto general de pautas para establecer relaciones de aspecto:

Figura 19 - Matriz de Relación de Aspecto para Espesores de Placa Específicos[3-5]

Directrices para el Espaciado, Colocación y Enrutamiento de Vías

Con el tamaño y los tipos de sus vías establecidos, ahora es momento de comenzar a colocarlas y enrutarlas en el diseño de su placa. A continuación, encontrará varias pautas de colocación a tener en cuenta, especialmente para diseños de placas que utilizan componentes through-hole o paquetes de tipo SIP.

Recomendaciones para la Colocación de Vías en Componentes de Montaje Pasante

Cuando su diseño consta de componentes de montaje pasante, se recomienda mantener las vías alejadas de estos dispositivos, ya que la vía puede causar que el soldante fluya hacia arriba y dañe esos componentes. También se recomienda mantener las vías alejadas, aproximadamente 0.100 pulgadas, de los paquetes SIP, ya que estos paquetes pueden ser insertados incorrectamente.

Recomendaciones Generales para la Colocación de Vías

Dado que el soldante puede fluir hacia arriba a través de las vías, no se recomienda colocar vías debajo de componentes en chip, ya que esto puede resultar en un componente dañado, en cortocircuito o levantado. Esto también es importante porque a veces los componentes en chip necesitan ser pegados o epoxiados a la placa, y una vía debajo de él o cerca de él puede interferir con esa área (ver Figura 20 para un ejemplo).

Figura 20 - Guías de Espaciado de Vías para Soldadura por Ola

Cuando se conecta el borde de una vía al borde de un pad de componente, no se recomiendan espacios de menos de 0.010 pulgadas a menos que esté diseñando una placa densa. Si su placa es densa, entonces necesitará cubrirlas con máscara de soldadura. Se recomienda consultar con su fabricante sobre las distancias mínimas que requieren para placas más densas. Vea la Figura 21 para un ejemplo de conexiones recomendadas de vías a pads de componentes:

Figura 21a - Conexiones recomendadas de vías a componentes de pad (Buen diseño)

Figura 21b - Conexiones no recomendadas de vías a componentes de pad (Diseño deficiente)

Cuando no se conecta una vía a un pad de componente, se recomienda un espacio mínimo de separación de 0.025 pulgadas, y este espacio debe aumentarse a 0.040 pulgadas si la vía está en el lado de soldadura de la placa.

Vea la Figura 22 y tome nota de la dirección de la soldadura por ola:

Figura 22 - Espaciado de Componentes de Vía para Soldadura por Ola

Finalizando sus Requisitos de Vías

Las vías son una pieza crítica en cada diseño electrónico y asegurar que sus espacios de separación, tamaños, tipos y métodos de enrutamiento permanezcan consistentes a lo largo de su placa contribuirá enormemente a diseñar una placa manufacturable y eficiente en costos. La siguiente sección se centrará en estrategias adicionales de diseño de placa y otras opciones a tener en cuenta durante su proceso de diseño.

Enrutamiento de Pistas a Tierras de Componentes

Cuando tiene una terminación de componente que podría generar calor y está conectada a una pista grande, la transferencia de calor producida puede llevar a una unión de soldadura deficiente. Esto incluso puede resultar en uniones de soldadura abiertas para conexiones sin máscara de soldadura, ya que la soldadura puede migrar lejos de la terminación del componente.

Para resolver este problema, el estrechamiento de pistas puede ayudar con el equilibrio térmico y prevenir que la soldadura y el calor se alejen del pad.

Estrechando una Pista

Una guía general para estrechar una pista es mantenerla con un ancho no mayor a 0.010” donde se conecta al pad y correrla al menos 0.010” antes de que se conecte a la pista grande. Si tienes que conectar una pista ancha a una tierra de componente, ambas deben tener el mismo ancho manteniendo las dimensiones lo más pequeñas posible. La Figura 23 muestra un ejemplo de este proceso:

Figura 23a - Conectando Pistas Grandes a Tierras de Componentes (Buen Diseño)

Figura 23b - Conectando Pistas Grandes a Tierras de Componentes (Buen Diseño)

Conectando Pistas Grandes de Tierra a Tierras de Componentes

Cuando necesite conectar trazas de tierra grandes a las pistas de los componentes, debe reducir el ancho de las trazas para asegurar un buen equilibrio y para prevenir la transferencia de calor que podría causar que el soldante se desplace hacia el área del conductor grande. También puede tener múltiples trazas conectando los patrones de las pistas a las trazas grandes y a los planos de tierra. Se recomienda mantener el ancho de la traza (al reducir) desde la almohadilla en un máximo de 0.010” y 0.010” como una longitud mínima desde la almohadilla hasta un plano o traza grande. Vea la Figura 24 para un ejemplo de estas recomendaciones de espaciado:

Figura 24a - Conexión de Pistas de Componentes a Conductores Grandes (Buen Diseño)

Figura 24b - Conexión de Pistas de Componentes a Conductores Grandes (Diseño Pobre)

Conexión de Almohadillas de Componentes Espaciados Cercanamente

Cuando se conectan las almohadillas de componentes de chip espaciados cercanamente, se recomienda trazar las trazas hacia afuera y luego de vuelta hacia las almohadillas en lugar de tener trazas dirigidas directamente entre las almohadillas o a través de ellas. Esto ayudará a prevenir cortocircuitos que serán erróneamente retrabajados, prevenir el efecto de piedra de tumba debido a desequilibrios térmicos pobres, y evitar uniones de soldadura frías y el desplazamiento de componentes. Vea la Figura 25 para un ejemplo de cómo conectar correctamente las almohadillas a los componentes:

Figura 25a - Conexión de Almohadillas de Componentes Espaciados Cercanamente (Buen Diseño)

Figura 25b - Conexión de Pads de Componentes Espaciados Cercanamente (Diseño Deficiente)

Figura 25c - Conexión de Pads de Componentes Espaciados Cercanamente (Diseño Deficiente)

Conexión de Pads a Pistas

Cada pad debe estar conectado a su propia pista, y se recomienda tener el enrutamiento desde fuera o dentro de los bordes de los pads, manteniendo el enrutamiento simétrico. Esto es importante y crítico en áreas sin máscara de soldadura, ya que ayuda a prevenir que la soldadura se aleje del pad y evita que los componentes se desplacen. En general, la mayoría de los fabricantes querrán ver una cantidad equilibrada de cobre conectando los pads de los componentes. Vea la Figura 26 para ejemplos de enrutamiento de pistas y métodos preferidos de conexión de pistas a pads de chips.

Enrutamiento preferido: (las flechas indican la migración de soldadura)

 

Enrutamiento aceptable:

 

Enrutamiento no preferido: (las flechas indican la migración de soldadura)

Figura 26 - Conexión de Pistas a Pads de Componente Cuando se Usa Máscara de Soldadura

Cuando se enruta componentes SMD con patas, se recomienda enrutear la pista hacia arriba y luego hacia adentro, formando una configuración de “U” invertida, en lugar de formar una “H” yendo directamente entre los pads. Vea la Figura 27 para un ejemplo de esta configuración en forma de “U”:

Figura 27 - Configuración "U" para el Enrutamiento de Componentes SMD con Plomo

Planos y Pistas

Se recomienda tener siempre los planos de alimentación y tierra en capas internas, simétricos y centrados. Esto ayudará a prevenir que la placa se doble, y también ayudará con el posicionamiento preciso y la colocación de componentes. La mayoría de los fabricantes de ensamblaje permiten una curvatura y torsión del 0.7%-0.75% tanto para PCBs de doble capa como para PCBs multicapa con un grosor de placa de 0.06”.

El mismo conjunto de recomendaciones se aplica a las pistas. Deben estar distribuidas lo más igualmente posible tanto en el eje X como en el Y y preferiblemente en multi-orientación en todas las capas para ayudar a prevenir la deformación de la placa.

Opciones de Chapado

Para las placas con orificios pasantes (PTH), se utiliza cobre electroless para hacer que el camino del orificio sea lo suficientemente conductor como para permitir una mayor acumulación de metal de cobre hasta un grosor especificado por el diseñador, que generalmente es de 0.001”. El proceso de cobre electroless también añade un promedio de 0.0013” de cobre a las líneas externas, además del foil de cobre original (0.5 oz o 1 oz). La Figura 28 resume los tipos de acabado más comunes para toda la circuitería expuesta en una placa. Se recomienda consultar con su fabricante para obtener orientación sobre la selección de un acabado que disminuirá la degradación del material y mejorará la consistencia de la superficie al conectar componentes en su placa.

Figura 28 - Comparaciones de Acabado de Platinado Final[3-6]

Alivio Térmico

El alivio térmico es crítico para el soldado por ola, el procesamiento SMT y el soldado manual. Esto se vuelve más importante en ensamblajes con alto contenido de cobre y placas multicapa, ya que el cobre puede convertirse en un disipador de calor que absorbe la mayor parte del calor de las áreas de soldadura. Esto puede dificultar el mantenimiento de las temperaturas del proceso, y la presencia de un alivio térmico facilita soldar componentes a través del orificio al reducir la tasa de disipación de calor a través de los orificios metalizados. No tener un alivio térmico podría resultar en un relleno de orificio deficiente y uniones de soldadura frías, y también puede impactar las capacidades de retrabajo. Algunos de los beneficios de agregar un alivio térmico en su placa incluyen:

• Mejor control sobre el tamaño del orificio.
• Más consistencia en el grosor del chapado.
• Inspección de la unión de soldadura más rápida y fácil.

Como regla general, se recomienda usar un patrón de alivio térmico para cualquier vía u orificio que esté conectado a un plano de tierra o de potencia. También se recomienda evitar el uso de alivio térmico en orificios de componentes de ajuste a presión y considerar el uso de la capacidad de corriente térmica en sus cálculos. Vea la Figura 29 para un ejemplo de un patrón de alivio térmico típico en un diseño de placa:

Figura 29 - Patrón de Alivio Térmico Típico

Sentando las Bases

Este capítulo sentó las bases para su proceso de diseño, permitiéndole estrategizar los aspectos básicos de la disposición de su placa, incluyendo el uso de componentes through-hole o SMT, documentando claramente su serigrafía, comprendiendo la importancia de la máscara de soldadura y, finalmente, especificando el tamaño y la colocación de las vías. Ahora estamos listos para sumergirnos en las pautas específicas para la colocación y orientación de componentes en su diseño de placa para lograr que su PCB sea fabricado exitosamente.

Colocación y Orientación de Sus Componentes

Introducción

Con los tipos de componentes preferidos ya establecidos, es hora de decidir cómo colocar y orientar eficientemente esas partes en su placa. Este proceso tendrá un gran efecto en cómo utiliza el espacio disponible en su diseño de placa, y puede ser uno de los pasos más desafiantes en su proceso de diseño. A continuación, encontrará recomendaciones específicas sobre cómo optimizar la colocación de sus componentes para que sean fabricables y capaces de cumplir con sus requisitos de diseño específicos.

Guías Generales de Colocación y Espaciado de Componentes

Antes de entrar en los detalles de la colocación y orientación de componentes, hay varias pautas generales a tener en cuenta:

• Para un soldado y colocación eficientes, se recomienda orientar componentes similares en la misma dirección.
• Evite colocar componentes en el lado de soldadura de una placa que quedarían detrás de componentes con agujeros pasantes metalizados.
• Para minimizar el número de procesos requeridos para ensamblar una placa, intente colocar todos sus componentes SMD en el mismo lado de la placa, y todos los componentes de agujero pasante (si están mezclados) en el lado superior de la placa.
• Cuando tenga componentes de tecnología mixta (agujero pasante en la parte superior y SMT en ambos lados), los fabricantes podrían requerir un proceso extra para epoxi los componentes inferiores, lo que aumentará sus costos de fabricación en general.
• Debe terminar todas las pistas con solo una traza y definir sus almohadillas con máscara de soldadura.

Al seguir las pautas anteriores, estará muy por delante de un diseñador de PCB típico en la utilización eficiente de su diseño de placa, al mismo tiempo que asegura que su placa se fabrique sin demoras. Las siguientes secciones tratarán sobre recomendaciones específicas de colocación de componentes, orientación y terminación.

Guías Específicas para la Colocación de Componentes y Orientación de la Placa

Tener un espacio adecuado entre sus componentes es crítico para una soldadura adecuada, realizar retoques, probar su placa y un proceso de ensamblaje fluido. Un mal espaciado en los componentes podría llevar a una colocación manual debido a la incapacidad de una máquina de colocación automática para realizar su trabajo correctamente.

A veces no se puede evitar dispersar componentes en chip en la parte inferior de su placa. Para evitar sombreado y terminaciones no soldadas, se recomienda tener un espaciado de 0.100” entre cada componente, como se muestra en la Figura 30:

Figura 30 - Espaciado de Componentes para Evitar Sombreado y Terminaciones No Soldadas

Se recomienda que el espaciado entre componentes sea 1x la altura del componente (o un mínimo de ½ de su altura). La Figura 31a y b muestra el espaciado mínimo recomendado para algunos de los tipos de paquetes más comunes. Para obtener más detalles sobre el espaciado de componentes, consulte IPC-7351[4-1].

Figura 31a - Espaciado Mínimo Recomendado Entre Componentes SMD Basado en la Densidad de SMT

Espaciado Entre Componentes

Figura 31b - Requisitos de Espacio Estándar para el Espaciado de Componentes Basado en el Tipo[4-2]

NOTA: Los zócalos (para PLCC y DIP) y conectores deben estar alejados de los componentes BGA y CSP para prevenir la fisuración de las uniones soldadas debido al posible estrés ejercido durante la segunda carga/retirada de tarjetas adicionales o componentes IC.

(*) Solo para el lado primario. Para el lado secundario, se requiere un espacio libre de 0.125” para todos los componentes SMT de los pines DIP que requieran un accesorio de soldadura selectiva por ola. Los conectores de ajuste a presión son una excepción y no requieren este espacio en el lado secundario.

(**) Opción avanzada si es absolutamente necesario:

Los componentes 0402 pueden estar separados por 20 mils.

Los componentes 0603 pueden estar separados por 25 mils.

Estos números se aplican solo a Viasystems y requieren una configuración especial por su parte.

Viasystems debe ser notificado antes de que se construya la placa.

Orientación de Componentes y Placa

Es importante dedicar tiempo a orientar cuidadosamente tus componentes ya que esto afecta directamente la fabricabilidad de tu placa y la fiabilidad del proceso de ensamblaje. Algunas variables determinarán cómo se colocará y soldará tu placa a través del equipo de ensamblaje de tu fabricante, incluyendo los agujeros de herramientas, ubicaciones de conectores, componentes de borde y el contorno del PCB. Consulta la Figura 32 para una comparación entre los diseños de placas con componentes mal colocados y aquellos con un espaciado adecuado.

Figura 32a - Agrupar Componentes Grandes Requiere Reflujo a Alta Temperatura (puede dañar los chips)

Esta placa tendrá que ser refluída a una temperatura más alta lo cual podría causar daño a los componentes en chip. Esto se debe a tener componentes grandes ubicados en un área particular de la placa.

Figura 32b - Distribuir Componentes Grandes para una Mejor Distribución Térmica

Para una mejor distribución térmica es mejor distribuir los componentes grandes a lo largo de la placa.

Figura 33: Terminación Alejada del Pad del Componente Debido a un Mal Equilibrio Térmico (Tombstoning) 

Si su placa consta de componentes grandes con alturas mayores a 0.20”, se recomienda hacer el espaciado entre componentes igual a la altura del paquete de componente más grande. Esta estrategia proporciona suficiente espacio para la inspección visual y facilita el retrabajo.

Para lograr un mejor equilibrio térmico de su placa durante el reflujo, debe distribuir los componentes lo más uniformemente posible a lo largo de su placa. Esto asegurará que ninguna área de su placa esté sustancialmente más caliente que otra. También se recomienda evitar concentrar componentes grandes en una sola área de su placa para ayudar a minimizar el arqueo y la torsión mientras se proporciona una distribución térmica equilibrada.

Orientación de la Placa para la Soldadura por Ola

Los fabricantes típicamente prefieren que una placa esté en su eje largo cuando fluye a través de una máquina de soldar. Esto minimizará la complejidad de la configuración y evitará que una placa se abulte hacia abajo durante la soldadura. Vea la Figura 34 para un ejemplo que muestra una orientación de placa no preferida dictada por el conector de borde de tarjeta, lo cual interferiría con el ensamblaje de agarre si se rotara al eje largo preferido.

Figura 34 - Orientación de Placa a Soldar No Preferida

Orientación de Componentes

La ubicación geográfica de un componente en un PCB es importante para la correcta fabricabilidad de la placa. Se recomienda orientar sus componentes en relación con el contorno de su placa y el proceso de soldadura en el eje largo del PCB, donde sus circuitos integrados de pequeño contorno (SOIC) se colocan en paralelo a la dirección del flujo de soldadura como se muestra en las Figuras 35 a y b.

Figura 35a: La placa en esta Orientación (Superior & Inferior) se Suelde en el Eje Largo (Orientación Preferida)

Figura 35b: Orientación de Componentes del Lado Inferior para Soldadura por Ola (No Preferida)

Para los componentes en chip, ambas terminaciones deben estar paralelas a la ola de soldadura para que puedan ser soldadas al mismo tiempo. Evite el sombreado no colocando componentes en chip perpendicularmente entre sí. Esto también ayudará a evitar filletes de soldadura irregulares (y saltos) que usualmente ponen estrés en las uniones de soldadura. La Figura 36 muestra un ejemplo visual de la orientación correcta de componentes en chip.

Figura 36a: Buena Orientación de Componentes en Chip

Figura 36b: Mala Orientación de Componentes en Chip

Cuanto más sombreado de componentes pequeños tenga su placa por la ola de soldadura, más probable es que su PCB termine con uniones de soldadura abiertas. Asegúrese de que la dirección de soldadura de su placa esté posicionada de manera que los componentes grandes no sombreen los componentes de chip más pequeños como se muestra en la Figura 37 a continuación.

Figura 37a: Buena colocación de componentes

Figura 37b: Colocación de componentes deficiente (Sombreado)

Orientación de BGA

Se recomienda colocar los BGAs en la parte superior de la placa para eliminar la posibilidad de conexiones de soldadura abiertas durante el segundo paso de reflujo. Su fabricante podría requerir pasos adicionales en el proceso de ensamblaje si tiene componentes BGA en ambos lados de su placa.

Estos pasos adicionales asegurarán un soporte temporal al otro lado de un BGA durante el proceso de reflujo del segundo paso.

Evite colocar componentes BGA y paquetes cuádruples planos grandes (QFP) en el centro de la PCB para prevenir la deformación de la placa causada por partes más pesadas. No seguir esta guía puede resultar en conexiones de soldadura abiertas como se muestra en la Figura 38, y es una preocupación para las placas estándar de 0.062” cuando el área de la placa es mayor a 25 pulgadas cuadradas.

Figura 38 - Ejemplo del efecto de arco y torsión en dispositivos BGA

Si su diseño tiene componentes BGA en ambos lados de la placa, se recomienda desplazar cada BGA para facilitar la re-trabajación y facilitar la inspección de las bolas de soldadura como se muestra en la Figura 39.

Figura 39 - Estrategia de Montaje BGA

Colocación de Chip Bajo Dispositivo

Cuando se especifica un chip bajo un dispositivo, esto puede dificultar las inspecciones, la re-trabajación y las pruebas. Si se colocan bajo zócalos BGA o zócalos ZIF, necesitará tener en cuenta el colapso de la bola BGA, que es típicamente alrededor del 25% del diámetro de la bola. Se recomienda tener en cuenta las tolerancias del apilado con este tipo de diseños ya que hacen imposible inspeccionar dispositivos ocultos y dificultan la realización de re-trabajos.

Limitaciones en la Colocación de Paquetes de Resistencias (R-Pack)

Los paquetes de resistencias con terminación de tipo convexo y juntas de soldadura externas son preferidos por los fabricantes de PCB. Estos tipos de paquetes de resistencias tienen mejor espaciado y soldadura de terminación más fácil, lo que facilita la verificación visual e inspección de las juntas de soldadura.

Colocación de Capacitores

Para mantener su diseño consistente y asistir con el proceso de ensamblaje, se recomienda colocar todos los capacitores polarizados en una orientación donde el extremo positivo esté hacia la derecha o hacia abajo. Como vio anteriormente, la polaridad debe indicarse en la serigrafía en el contorno del paquete. Los capacitores de desacoplamiento siempre deben colocarse lo más cerca posible del pin de alimentación del IC y orientados perpendicularmente a los componentes SOIC y al flujo de soldadura.

Placas de Doble Cara

El espaciado entre pads (de tierra a tierra) que son perpendiculares y paralelos a la dirección de la soldadura debe ser de al menos 0.025” para evitar puentes de soldadura. También se recomienda mantener un mínimo de 0.025” de espaciado desde el borde de un pad de orificio pasante o vía hasta un pad de montaje superficial o otra vía.

Componentes y Soldadura por Ola

Todos los componentes utilizados en los lados de soldadura por ola de un ensamblaje deben ser primero aprobados por su fabricante para la inmersión en un baño de soldadura. Para componentes altos (más altos que 0.0100”) como los capacitores de tantalio, se recomienda tener al menos 0.100” de espacio de tierra a tierra (desde todas las direcciones) para evitar saltos y conexiones abiertas durante la operación de soldadura por ola.

Algunos tipos de componentes son sensibles al soldado por ola a temperaturas altas, y no se recomienda colocarlos en el lado posterior de su placa (capa inferior) donde la ola de soldadura contactaría con el componente. Los componentes que no se recomiendan para colocar en el lado posterior de una placa (capa inferior) incluyen:

• Componentes BGA.
• Inductores no encapsulados.
• Componentes QFP.
• Dispositivos con patillas en "J".
• Conectores.
• Cualquier otro dispositivo que no pueda ser sumergido en soldadura.

Componentes de Montaje a Través

Cuando determine el tamaño final requerido de su PTH, tenga en cuenta que si el PTH es demasiado grande, el componente no se mantendrá en su lugar y podría desalinearse, aumentando la probabilidad de "levantamiento" y creando cortocircuitos debido a la inundación de soldadura durante el soldado por ola. Si el PTH es demasiado pequeño, el componente podría no encajar en el PTH y podría resultar en un relleno de soldadura insuficiente. Es fácil desorientar un componente de montaje a través, por lo que se prefieren los paquetes direccionales sobre los bidireccionales. La Figura 40 proporciona un conjunto general de pautas para determinar los tamaños finales de PTH:

Figura 40 - Recomendaciones de Pin-a-Hoyo para Componentes de Montaje a Través[4-3]

Con la información presentada en este capítulo, ahora estás bien equipado para comenzar tu proceso de colocación y orientación de componentes para cumplir con los requisitos fundamentales de fabricabilidad. Antes de comenzar tu proceso de colocación de componentes, se recomienda consultar con tu fabricante para discutir cualquier requisito específico de colocación que no haya sido delineado en las secciones anteriores. Ahora que tu diseño está bien encaminado hacia su finalización, es momento de finalizar el proceso de diseño del tablero configurando tus requisitos de puntos de prueba en el próximo capítulo.

Configurando Tus Requisitos de Puntos de Prueba

Definir puntos de prueba adecuados en un diseño de tablero durante tu proceso de diseño es crítico para que tu PCB sea probado y verificado por tu fabricante. Los puntos de prueba que establezcas determinarán en última instancia la fiabilidad de tu PCB, y permitirán a tu fabricante identificar y diagnosticar cualquier problema potencial antes de que tu tablero abandone la instalación de procesamiento. Este capítulo cubrirá los requisitos generales de prueba para tu PCB, y luego entrará en los detalles específicos de la colocación de almohadillas de prueba y la panelización.

Requisitos Generales de Puntos de Prueba

Antes de entrar en los detalles específicos de los requisitos de puntos y almohadillas de prueba, hay varias pautas generales a tener en cuenta:

• Cada nodo en tu tablero debería tener al menos un punto de sonda de prueba (preferiblemente dos), incluyendo los pines de componentes que se conectan a ese nodo.
• No se recomienda usar las patas de los componentes como puntos de prueba, ya que este método puede resultar en uniones de soldadura faltantes y agrietadas.
• Se recomienda distribuir sus puntos de prueba a lo largo de su placa, en lugar de concentrarlos en cualquier ubicación específica de la misma, ya que esto ayudará a evitar fugas de aire en el proceso de sellado al vacío de su placa empaquetada.

Almohadillas de Prueba

Las almohadillas de prueba pueden ser vías/almohadillas, una almohadilla de componente (PTH) o un Punto de Prueba (TP) especificado con su propio designador de referencia.

Vea la Figura 41 para un ejemplo de una vía de prueba pasante.

Figura 41 - Vía de Prueba Pasante

Para las sondas de prueba, use los diámetros de almohadillas de prueba a continuación para asegurar resultados de prueba adecuados durante su proceso de fabricación:

• Para sondas de prueba estándar de 0.100”, 0.070” o 0.050”, el diámetro de las almohadillas de prueba debe estar entre 0.015” y 0.040” y deben tener suficiente superficie de soldadura para un contacto fiable con la sonda.
• Si su diseño requiere el uso de sondas de 0.030” a 0.015” (por ejemplo, dispositivos de paso fino), las almohadillas de prueba deben tener un espaciado adecuado alrededor de ellas (no menos de 0.050”).
• Las sondas de 0.030” a 0.015” son más frágiles, más caras, menos fiables y su uso debería minimizarse.
• Para placas más grandes (más de 12” en cualquiera de sus lados), mantenga el tamaño del pad de prueba al mínimo de 0.040”.
• En general, los pads de prueba no deben ubicarse a menos de 0.125” del borde de la placa.

Distancia entre Pads de Prueba y Requisitos de Herramientas

La distancia entre los pads de prueba (de centro a centro) debe mantenerse en 0.100”. Esto permitirá el uso de sondas más grandes que son menos costosas de preparar y proporcionan una lectura más fiable.

Cuanto menor sea la distancia entre los pads de prueba, más probable será que su fabricante tenga que usar sondas más pequeñas, más costosas y menos fiables como se muestra en la Figura 42.

Figura 42 - Distancia entre Pads de Prueba

Pads de Prueba para Placas SMT

Los componentes en placas SMT que tienen una altura de 0.35” (o más) son difíciles de probar, por lo que se recomienda mantener una separación de 0.100” entre las almohadillas de prueba y el borde de estos componentes. Esto evitará la necesidad de recortes o alivios en la placa de prueba si el espaciado entre la almohadilla y el componente es menor al mínimo requerido como se muestra en la Figura 43.

Figura 43 - Espaciado entre la Almohadilla de Prueba y el Componente para Componentes con Altura Mayor a .200”

Para componentes con una altura menor a 0.35”, las almohadillas de prueba deben colocarse a no menos de 0.040” de distancia del borde del componente.

Esto evitará dañar tanto la sonda como el componente debido a las tolerancias en la colocación de componentes y el montaje como se muestra en la Figura 44.

Figura 44 - Espaciado entre la Almohadilla de Prueba y el Componente para Componentes con Altura Menor a 0.200”

Requisitos de Herramientas de Prueba

Como mínimo, se requieren dos agujeros de herramientas en el PCB. Deben estar lo más separados posible, colocados diagonalmente, y tener un diámetro de 0.125”. La zona libre alrededor de los agujeros de herramientas debe tener un radio anular de 0.125″.

Panelización

La panelización, también conocida como paso y repetición, es el método de colocar dos o más PCBs en un solo panel, lo que permite asegurar las tarjetas durante la fabricación, el envío y el ensamblaje. Dado que el precio de su PCB se calcula por panel, su costo se verá directamente impactado por cuántas PCBs pueden fabricarse en un panel. La panelización también puede ahorrarle tiempo al procesar múltiples tarjetas a la vez en masa, como se muestra en la Figura 45.

Figura 45 - Circuitos Rectangulares en un Solo Panel con Agujeros de Herramientas y Pestañas de Separación

Las imágenes de PCB en un panel pueden ser de un diseño único o un agrupamiento de varios diseños. Se perforan varios agujeros en varios lugares a lo largo del borde del panel, con el contorno de la tarjeta no completamente recortado para hacer una pestaña. Una vez en el panel, las tarjetas pueden ser fácilmente separadas antes o después de ser pobladas con componentes.

Se recomienda consultar con su fabricante para determinar si la panelización es necesaria para fabricar su tarjeta. Los factores que determinarán cuántas PCBs pueden caber en un panel incluyen:

• Tamaño del diseño individual.
• Peso total de los componentes colocados.
• Tamaño del Panel de Equipos de Ensamblaje.
• Claro extra necesario para componentes sobresalientes.

A medida que aumenta el número de circuitos dentro de un panel, su resistencia mecánica se debilita y puede causar que el panel se doble bajo su peso durante el ensamblaje y el reflujo. Aunque un panel más pequeño que contenga menos placas podría ser más fuerte, puede que no sea la forma más eficiente de utilizar los tamaños de panel de fabricación estándar del fabricante de PCB y añadirá costos adicionales durante el proceso de ensamblaje.

Guías Generales para Paneles

El panel promedio es aproximadamente del tamaño de una hoja de papel A4. Las siguientes especificaciones deben incluirse para una panelización estándar:

• Las tiras de separación deben medir alrededor de 0.400”.
• Los fiduciales deben estar al menos a 0.125” de distancia de un borde de tarjeta o borde del marco del panel.
• Los diseños de panel deben tener agujeros de herramientas no metalizados de 0.125” ubicados a 0.2” de las esquinas del marco (o según las directrices de su fabricante).
• Un dibujo de diseño de panel que incluye:
  • Dimensiones de longitud y ancho del panel.
  • Dimensiones de los rieles de separación.
  • Dimensiones y ubicaciones de los objetivos fiduciales.
  • Dimensiones y ubicaciones de los agujeros de herramientas.

Tiras de Herramientas

Dado que una PCB necesita ser sostenida en su lugar por el equipo de ensamblaje, generalmente se requiere una zona libre de componentes de 0.200” en ambos lados de la placa. Si los componentes están más cerca que esto, se necesitará una tira de herramientas, y se requerirá un área de desperdicio adicional de 0.400” alrededor de los bordes de la placa. Si el diseño tiene componentes sobresaliendo de los bordes de la PCB, el ancho del marco de herramientas deberá aumentarse en consecuencia. Aunque no es obligatorio, tener un chaflán de 0.100” en la esquina de las barras de herramientas facilitará que el equipo de ensamblaje se alinee con la placa y ayudará a evitar cualquier riesgo de atasco. La Figura 45 muestra un panel estándar con las tiras de herramientas, agujeros y marcos incluidos.

Las tiras de herramientas se descartan después de que el ensamblaje esté completo y los circuitos individuales se retiran. Si tu diseño no contiene componentes sobresalientes, y el componente más cercano al borde está al menos a 0.100’ de distancia, las tiras de herramientas a lo largo de los bordes superior e inferior se incluirán como se muestra en la Figura 47 a continuación:

Figura 47 - Tiras de Herramientas a lo Largo de los Bordes Superior e Inferior de una PCB

Agujeros de Herramientas

Los agujeros de herramientas son necesarios para alinear y posicionar con precisión la placa de circuito en máquinas y dispositivos para su procesamiento (por ejemplo, dispositivos de enrutamiento, proceso de impresión de pasta de soldadura, máquinas de perforación, dispositivos de prueba, etc.). La configuración mínima debe incluir al menos dos agujeros sin metalizar, uno en cada esquina (opuestos entre sí), con un diámetro de 0.125″ y a 0.200” del borde de la placa. Un tercer agujero es deseable, si el espacio lo permite, ya que mejorará la precisión del alineamiento y se puede utilizar para asegurar que la placa no se coloque en el dispositivo en la orientación incorrecta.

Debido a la limitación de los cabezales de inserción de colocación automática y los contactos de herramientas, se debe mantener una zona libre de componentes de aproximadamente 0.400” desde el centro del agujero. Estos requisitos pueden variar dependiendo de la máquina de inserción, por lo que se recomienda consultar con su fabricante de PCB para asegurar la mejor configuración. La colocación adecuada de los agujeros de herramientas se puede ver en la Figura 48:

Figura 48 - Colocación Adecuada de los Agujeros de Herramientas en un PCB

Proceso de Despanelización

Existen varios métodos de despanelización que se describen a continuación, todos los cuales tienen sus beneficios para su uso dependiendo de las restricciones físicas de la forma de su placa y los componentes asociados. Sus requisitos de diseño específicos determinarán qué proceso de despanelización particular utilizar, y se recomienda consultar con su fabricante para seleccionar la solución ideal.

Pestañas de Separación

Para soportar las PCB individuales durante el proceso de ensamblaje y poder retirarlas una vez que el ensamblaje esté completo, se añaden varias pequeñas pestañas de separación alrededor del perímetro del perfil de la PCB. 

Para una mejor estabilidad, se requieren al menos dos pestañas en cada borde de su placa. Estas pestañas deben ser orificios no metalizados con un diámetro entre 20 mils y 30 mils y espaciados entre 40 mils a 50 mils como se muestra en la Figura 49. Este método tiene la ventaja de ser fácil de romper la placa del panel, pero dejará un borde áspero. Si tiene tolerancias ajustadas para un recinto mecánico, los orificios pueden desplazarse hacia el interior de la PCB para eliminar cualquier material más allá del borde de la PCB.

Figura 49 - Pestañas de Separación

Durante el desprendimiento, se ejercerá cierto estrés sobre el laminado y los componentes SMT situados cerca de las pestañas pueden dañarse. Para minimizar el daño, se recomienda orientar estos componentes a 90° respecto al borde de la placa. En general, los componentes, pistas, vías y planos de capas internas no deben residir a menos de 0.100 pulgadas de los agujeros de separación.

Separación Sólida

El método de separación sólida es más fuerte y utiliza menos material que las pestañas de separación, y tampoco requiere de un roedor para remover una placa de un panel. Después de que la PCB se ha desprendido, la placa tiende a dejar un poco de material no deseado en su borde, lo que podría requerir algún relleno para nivelar la placa. La Figura 50 muestra una sección transversal de una separación sólida en una PCB:

Figura 50 - Pip de Separación Sólida

Surco en V

El surco en V, o puntuación en V, es otra alternativa para separar las placas del panel, y a menudo es una buena opción para placas sin componentes sobresalientes. Este método alternativo de despanelización cuesta menos de implementar y es ideal para la producción en volumen. Una sección transversal del método de surco en V se muestra en la Figura 5:

Figura 51a - Sección Transversal del Surco en V

Separar las placas del panel utilizando el método de ranurado en V creará cierto estrés a lo largo del área que se está rompiendo, por lo que se recomienda que los componentes SMT se coloquen a no menos de 0.100” del borde de su placa. El ranurado en V también producirá un borde de placa áspero y sin terminar después de que sea marcado por su fabricante de PCB. La Figura 51b muestra las líneas de ranurado requeridas en un panel para el método de ranurado en V:

Figura 51b - Líneas de Ranurado Requeridas y Detalles en Panel Ranurado en V

PCBs de Forma Irregular

Si está diseñando una PCB con una forma irregular, entonces se recomienda utilizar la técnica de panelización durante el proceso de ensamblaje para agilizar el proceso de producción de su placa.

Esto proporcionará algunos residuos de material como se muestra en la Figura 52:

Figura 52 - Placa Irregular con Paneles de Relleno

Finalizando el Diseño de su Placa

Al agregar puntos de prueba adecuados en una placa, aumentará significativamente la probabilidad de detectar cualquier error relacionado con la fabricación durante el proceso de validación posterior a la producción. Dado que cada diseño tiene sus limitaciones y restricciones físicas únicas, siempre se recomienda consultar con su fabricante para determinar la ubicación ideal de los puntos de prueba. Con el proceso de diseño de su placa completamente finalizado, ahora es momento de avanzar al proceso de documentación posterior al diseño para comunicar claramente la intención de diseño a su fabricante elegido.

Documentando su PCB para la Fabricación

Antes de poder enviar su diseño a la fabricación, necesitará asegurarse de que esté debidamente documentado para comunicar claramente su intención de diseño. Aunque los archivos electrónicos como Gerber y ODB++ proporcionan suficiente información básica para fabricar su placa, no incluyen todos los detalles finos en su cabeza sobre cómo pretende que se produzca su placa.

La etapa de documentación es tu oportunidad para documentar con precisión el diseño de tu placa y evitar cualquier tipo de malentendido sobre la intención de diseño que suele ocurrir cuando los objetivos de diseño no se transmiten claramente. Este capítulo se centrará en crear una plantilla de documentación estándar para PCB y detallará todos los aspectos necesarios que querrás incluir para aumentar la comprensión por parte de tu fabricante. El siguiente capítulo, entonces, entrará en los detalles específicos de tu dibujo maestro. Este y el siguiente capítulo extraen información del estándar, IPC-D-325A[6-1].

Tamaños de Dibujo

El primer paso para crear un dibujo maestro es seleccionar un área de dibujo apropiada para contener todos tus dibujos. Las dimensiones de tu área de dibujo se denominan tamaño del dibujo y deben cumplir con los tamaños estándar ANSI-Y 14.1[6-1] como se muestra en la Figura 53[6-2]. Si es posible, los tamaños de dibujo deben mantenerse consistentes para toda la documentación, mientras se adhieren a las políticas de documentación de tu empresa.

Figura 53 - Tamaños de Dibujo Estándar para la Documentación de PCB

Bloques Primarios de una Plantilla de PCB para Fabricación y Montaje

Existen varios bloques que deben incluirse en tu dibujo de PCB. Un bloque incluye detalles y especificaciones adicionales que ayudarán a definir claramente tus requisitos de diseño para la fabricación y debe estar completamente detallado para evitar cualquier retraso potencial en la producción o errores. La Figura 54 muestra un espacio de dibujo en blanco con los bloques resaltados.

Figura 54 - Espacio de Dibujo de PCB en Blanco con Bloques Resaltados

Zonificación

La zonificación se utiliza para proporcionar referencia a un dibujo y es especialmente útil con dibujos de varias hojas. Aunque puedes zonificar un dibujo de varias maneras, se recomienda elegir un método y usarlo en todos tus diseños por el bien de la consistencia. El método presentado en este manual incluye las siguientes pautas (ver Figura 55):

• Los bordes horizontales (superior e inferior) de la hoja de dibujo deben etiquetarse comenzando con “A” en la parte superior izquierda del dibujo y aumentando alfabéticamente a medida que te mueves hacia la derecha.
• En los lados verticales (izquierdo y derecho) comienza con “1” en la parte superior y continúa hacia abajo mientras aumentas numéricamente a medida que bajas.
• Todas las letras deben estar en mayúsculas.

Figura 55 - Ejemplo de Método de Zonificación

Bloque de Título

El Bloque de Título es una parte importante de su diseño de PCB, ya que comunica a su fabricante la información básica necesaria para la fabricación de su placa. Al crear el Bloque de Título para su proyecto de PCB, hay muchas secciones diferentes que necesitará proporcionar, incluyendo:

• Título
• Escala
• Número de dibujo
• Código de jaula
• Bloque de aprobación

Las figuras a continuación muestran estas secciones en detalle en el bloque de título y proporcionan detalles adicionales sobre lo que necesita incluirse:

Título y Subtítulo

El Título y el Subtítulo proporcionan una descripción breve y precisa del PCB y deben escribirse en letras mayúsculas.

Figura 56 - Bloque de Título y Subtítulo

Escala

La Escala es la relación del diseño real con la imagen y debe describirse en forma fraccional.

Figura 57 - Bloque de Escala

Número de Dibujo (N.º DE DIB.)

El Número de Dibujo se utiliza para el archivo e identificación del Proyecto de PCB.

Figura 58 - Bloque de Número de Dibujo

Código de Jaula (si aplica)

El Código de Jaula es una cadena de cinco caracteres utilizada por el gobierno federal para identificar un establecimiento comercial.

Figura 59 - Bloque de Código de Jaula

Bloque de Aprobación

El Bloque de Aprobación se utiliza para que individuos (dibujantes, diseñadores, revisores, etc.) den su conformidad a un diseño.

Figura 60 - Bloque de Aprobación

Aunque los requisitos pueden ser diferentes dependiendo de los estándares CAD establecidos por su organización, se considera que las cinco secciones anteriores son los requisitos mínimos necesarios para un bloque de título. Debería trabajar para establecer sus propios estándares de bloque de título para proyectos futuros. Los bloques mostrados en las figuras a continuación incluyen detalles opcionales que podrían ser relevantes para las especificaciones de su proyecto.

Bloque de Aplicación

El Bloque de Aplicación es opcional y se divide en dos partes, siendo la primera la sección ‘USED ON’ (USADO EN) y la otra la sección ‘NEXT ASSY’ (SIGUIENTE ENSAMBLE). La sección ‘NEXT ASSY’ indica al ingeniero el próximo ensamble en el que se utilizará la parte, mientras que ‘USED ON’ se refiere al ensamble principal que alberga el siguiente ensamble.

Figura 61 - Bloque de Aplicación

Bloque de Revisión

El Bloque de Revisión se utiliza para llevar un registro de la revisión del proyecto y se puede ver en la Figura 62 a continuación. Asegúrese de adherirse al esquema de revisión de su empresa, pero si no hay un esquema establecido, use el esquema de revisión sugerido a continuación:

• La primera revisión se muestra como una “A”
• La segunda revisión se muestra como una “B” y así sucesivamente
• Si se agotan las letras, introduzca una segunda letra. “AA” → “AB”

Figura 62 - Bloque de Revisión

Número de Contrato

El Número de Contrato, también conocido como el número de orden de compra, se utiliza para vincular y rastrear un proyecto.

Figura 63 - Número de Contrato

Clave de Distribución

La Clave de Distribución se utiliza para la distribución interna a ciertos departamentos de su organización y debe colocarse directamente encima del Bloque de Título.

Figura 64 - Clave de Distribución

Bloque de Material

El Bloque de Material contiene números que corresponden a las notas apropiadas, especificando los materiales que se están utilizando.

Figura 65 - Bloque de Material

Bloque de Estado de Revisión

El Bloque de Estado de Revisión contiene información que reside en la primera página del dibujo maestro y muestra el estado de revisión para cada hoja individual del dibujo. Este bloque debe ubicarse en la esquina superior derecha de su plantilla de PCB.

Figura 66 - Bloque de Estado de Revisión

Bloque de Hoja de Continuación

El Bloque de Hoja de Continuación se utiliza para las hojas que no son la primera página. Un Bloque de Hoja de Continuación debe colocarse en la esquina inferior derecha de la página como se muestra en la Figura 67 y debe incluir:

• Bloque de aprobación (si es necesario)
• Código de jaula
• Número de dibujo
• Revisión del dibujo (opcional)
• Número de hoja
• Escala
• Tamaño

Figura 67 - Hojas de Continuación

Bloques Principales de una Plantilla de PCB para Fabricación y Montaje

Bloque de Título Esquemático

Aunque un Bloque de Título Esquemático comparte mucha de la misma información que su contraparte de PCB, incluyendo tamaño del dibujo, fecha, título y revisión (ver Figura 67), también tiene una serie de diferencias como se detalla a continuación:

Figura 68 - Bloque de Título Esquemático

Bloque de Documentos de Referencia

El Bloque de Documentos de Referencia enumera la documentación de producción del proyecto requerida.

Figura 68 - Bloque de Documentos de Referencia

Número de Dibujo de Montaje

El Número de Dibujo de Montaje es el número único asignado al Dibujo de Montaje. El Dibujo de Montaje es una representación detallada de toda la estructura de la placa con todos los componentes colocados.

Número de Dibujo de Fabricación

El Número de Dibujo de Fabricación es el número único asignado al Dibujo de Fabricación. El Dibujo de Fabricación muestra áreas en la placa que requieren construcción, como el apilamiento de capas y la tabla de taladros.

Número de Documento del BOM

El Número de Documento del BOM es el número único asignado al documento de la Lista de Materiales (BOM, por sus siglas en inglés). El BOM integra todos los aspectos de su diseño para producir su producto terminado. El BOM se discute con mayor detalle más adelante en esta guía.

Número de Dibujo del PCB

El Número de Dibujo del PCB es el número único asignado al Dibujo del PCB.

Proyecto

Este bloque se utiliza para ingresar el nombre o número del proyecto principal.

 

Nombre del Archivo

El nombre del archivo se refiere al nombre de archivo guardado incluyendo la extensión.

 

Nombre y Dirección de la Empresa

Esta área es para el nombre de su empresa y dirección postal.

 

Finalizando Su Documentación Básica de Fabricación

Comunicar la información básica sobre su diseño tanto a su fabricante como a los interesados mitiga los riesgos de malentendidos sobre la intención del diseño. Se recomienda encarecidamente utilizar los bloques opcionales que mejor se ajusten a los requisitos particulares de su proyecto para facilitar la organización de su documentación de diseño. Una documentación organizada hará que sea más fácil para la intención de su diseño conectarse a través de su documentación. Ahora que hemos abordado la denominación y organización de nuestros documentos, echemos un vistazo al contenido del dibujo maestro.

Documentando Su Dibujo Maestro

 

El diseño para la fabricación (DFM) no se trata solo de su proceso de diseño, se trata de ser consciente de lo que sucede tanto antes como después de completar el diseño de su placa, desde el primer componente que coloca digitalmente hasta la última pieza que una máquina de colocación coloca físicamente en su PCB. En su esencia, el DFM es tanto un arte como una ciencia, requiriendo que los ingenieros estén conscientes no solo de sus propias preocupaciones y cuidados en el proceso de diseño, sino también de las necesidades de cada interesado. Es responsabilidad del diseñador entender el proceso de fabricación de PCB para que puedan implementar con éxito las prácticas de DFM en su PCB.

En esta guía, hemos examinado profundamente el DFM para el diseño de PCB desde dos perspectivas: fabricación y ensamblaje. En términos de fabricación, los diseñadores estarán limitados por las capacidades de procesamiento y deben asegurarse de que el diseño físico en su sistema no viole estas restricciones. En términos de ensamblaje, el diseñador aún debe asegurarse de que su diseño físico no interferirá con los aspectos básicos del proceso de ensamblaje y conducirá a altos rendimientos. Para diseñar un PCB exitoso a la primera, necesitas mirar a través de un lente más amplio y ver el diseño que produces en el dominio digital como una pequeña pieza de un rompecabezas mayor.

El objetivo de esta guía es proporcionar a los diseñadores más nuevos las herramientas que necesitan para asegurarse de que no infrinjan las restricciones de DFM/DFA dentro del proceso de fabricación de PCB. Ofrecemos pautas simples pero importantes sobre los siguientes temas:

• Una visión general del proceso de fabricación
• Elementos importantes para incluir en las huellas de PCB que ayudarán en la fabricación y el ensamblaje
• Propiedades materiales importantes que se aplican en la selección de materiales para la mayoría de los PCBs
• Consejos para planificar un diseño de PCB para asegurar una fabricación exitosa
• Documentar su PCB usando dibujos de fabricación y ensamblaje

Para aprender más sobre otros temas importantes de diseño de PCB, echa un vistazo a nuestra página de Libros Guía en el centro de recursos de Altium.

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