Diseño CAD de PCB para guías de fabricación: cómo el enrutamiento de pistas puede afectar las juntas de soldadura

^{Crédito editorial: Aija Lehtonen / Shutterstock.com}

Hace un par de semanas asistí a un concierto en homenaje al líder de la gran banda Stan Kenton. Me encantan las orquestas de jazz por muchas razones, una de ellas es la configuración de músicos e instrumentos en la banda. Normalmente hay entre 15 y 20 músicos en diferentes instrumentos, y cada uno desempeña un papel diferente. Si una sola persona comete un error, puede arruinar el equilibrio del número que tan cuidadosamente fue arreglado por el compositor.

La importancia de cada miembro de la banda tocando armoniosamente juntos me recordó la importancia de una tarjeta de circuito impreso fabricada correctamente. Si solo una parte no está soldada correctamente, la tarjeta de circuito terminada puede tener fallas intermitentes, o quizás no funcionar en absoluto. Así como un saxofón que toca una nota desagradable puede arruinar el número entero, la mala unión de una soldadura puede arruinar la tarjeta entera. Afortunadamente, las reglas de diseño para la fabricación (DFM) pueden ayudarle evitar juntas de soldadura desagradables en su tarjeta de circuito impreso.

Puede resultar sorprendente el área donde las reglas de DFM pueden ayudar a su tarjeta. La manera en que usted enruta las pistas en su PCB puede tener un efecto directo en los problemas de soldadura, y las reglas de DFM ofrecen alguna orientación allí. Eche un vistazo a cómo el enrutamiento de pistas puede causar problemas como uniones de soldadura frías o el efecto Tombstone para que sepa qué evitar en el futuro.

Pistas de ángulo agudo

El primer problema que veremos son las pistas de ángulos agudos. Si bien esta situación no conduce específicamente a un problema de soldadura, es un problema de enrutamiento que se observa en las pautas de DFM de PCB.

Los ángulos agudos en pistas son pistas que tienen esquinas de más de 90 grados. Esto hace que la pista vuelva sobre sí misma. La cuña creada por el ángulo agudo de la pista puede atrapar químicos ácidos durante el proceso de fabricación. Estos productos químicos atrapados no siempre se limpian como deberían durante la fase de limpieza de la fabricación y consumirán la pista aún más. Esto puede ocasionar eventualmente la rotura de la pista o causar conexiones intermitentes.

^{Enrutamiento de pistas en una PCB}

Partes con efecto Tombstone debido al ancho de la pista

El efecto Tombstone ocurre cuando una pequeña parte de dos pines, como una resistencia de montaje superficial, se levanta en uno de sus extremos durante la soldadura. Esto se debe a un desequilibrio térmico entre los dos pads durante el reflujo de la soldadura. Cualquiera de los lados que se derrita primero tira de la parte hacia ese lado, y causa el efecto tombstone.

Uno de los factores que pueden causar este desequilibrio térmico es el uso de diferentes tamaños de pistas en los dos pads. Cuanto más ancha sea la pista, más tiempo tomará para que se caliente el pad conectado. Si un pad de la parte tiene una pista muy estrecha, y el otro pad tiene un pista muy ancha, probablemente tendrá un desequilibrio de reflujo de soldadura y un pad se derretirá y fluirá antes que el otro.

A menudo, la ingeniería eléctrica necesitará una pista de potencia demasiado ancha para que el fabricante pueda soldar de forma fiable. El diseño de PCB para las guías de fabricación tiene recomendaciones para los anchos de pista mínimos y máximos a utilizar en partes de diferentes tamaños, pero eso podría no resolver su problema. La clave para usted es equilibrar los requisitos de la ingeniería eléctrica y la fabricación, y llegar a un acuerdo común entre los dos. De esta manera, puede satisfacer las necesidades de ambos lados en su diseño.

^{Las reglas de DFM pueden ayudarle a diseñar para evitar problemas de fabricación en su tarjeta}

Uniones de soldadura fría

Otro problema que puede ocurrir al enrutar pistas más gruesas es la creación de una unión de soldadura fría. Una unión de soldadura fría es aquella donde la soldadura no se ha refluido correctamente para hacer una buena conexión, o cuando la soldadura se ha alejado de la conexión. Al enrutar una pista gruesa fuera de un pad, el tamaño de pista gruesa puede terminar arrancando la soldadura del pad donde se necesita para hacer la conexión a la parte.

La solución es utilizar anchos de pistas más pequeños que el tamaño del pad. Algunas pautas de DFM recomiendan una pista no mayor de 0,010 mils, aunque esto también debe resolverse para equilibrar las necesidades de la ingeniería eléctrica y mecánica.

Hay mucho más en el diseño de PCB para las guías de fabricación que las recomendaciones de enrutamiento de pistas que le hemos dado aquí. Las pautas de DFM también le ayudarán con las técnicas adecuadas de colocación de componentes, tamaños de huella y otros aspectos de su diseño. Esto, en última instancia, ayudará a que su diseño se fabrique con la menor cantidad de errores posible. Una tarjeta de circuito impreso que no tiene errores durante la fabricación es un reflejo de un diseño bueno y sólido, algo así como escuchar a la banda de Stan Kenton tocar una interpretación sin errores de Intermisión.

El software de diseño de PCB, como Altium Designer, tiene capacidades avanzadas de enrutamiento y otras características para ayudarle a diseñar de acuerdo con sus reglas DFM. Esto le ayudará a entregar un diseño compatible con DFM a su fabricante por primera vez.

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