Consejos de diseño y fabricación de PCB para evitar los circuitos abiertos durante la fabricación de PCB

Durante un par de años, viví en un pueblo con una fábrica de chocolate y dulces. Fue una época increíble y terrible, porque podías ir a la fábrica y comprar caramelos estropeados o de "segunda" por un 75% menos del precio normal. Por lo general, el error era estético, como por ejemplo el chocolate agrietado sobre el caramelo, pero todo sabía perfectamente bien.

Cuando un fabricante de PCB comete un error, a veces es estético, pero la tarjeta todavía funcionará. Algo como la desalineación de la impresión final de la mascara de texto probablemente no afectará el rendimiento eléctrico, pero una desalineación similar de una máscara de soldadura o capa de cobre podría arruinar completamente su tarjeta. Dado que las PCB están destinadas a enrutar la electricidad, la mayoría de los defectos de funcionamiento significativos son de naturaleza eléctrica, cosas como circuitos abiertos, cortocircuitos, y fallas de ruta o materiales.

Dependiendo de su fuente, los circuitos abiertos constituyen aproximadamente un tercio de los defectos de PCB, especialmente en la forma de las juntas de soldadura abiertas. Una serie de problemas pueden causar circuitos abiertos en su tarjeta, variando desde materiales hasta procesamiento y manipulación. Aquí están las causas más comunes.

Pasta de soldadura

Si la pasta de soldadura se aplica de forma inconsistente, ya sea con una variación de la cantidad depositada, o con algunas ubicaciones que no se cubren por completo, entonces no será suficiente para formar una unión sólida. Podría conseguir un circuito abierto o una unión débil y propensa a romperse. Otro problema con la pasta de soldadura es la inconsistencia de las temperaturas de reflujo en toda la superficie. Si alguna vez ha horneado chocolate en el microondas, probablemente habrá visto puntos calientes que se derretirán mucho antes que el resto. El mismo tipo de variabilidad puede ocurrir durante el reflujo de soldadura. Si algunas áreas no alcanzan la temperatura de reflujo y se unen completamente, la conexión eléctrica no se formará, algo así como dejar trozos de chocolate sin derretir en su mezcla de cacao o glaseado.

Cuando se aplica pasta de soldadura, si la relación de aspecto (el ancho de apertura al grosor del stencil) esta incorrecta, es más probable que tenga problemas con los depósitos de pasta de soldadura. Asegúrese de verificar el espesor de la capa, especialmente de su máscara de soldadura con el fabricante.

^{Al igual que derretir el chocolate, la soldadura debe alcanzar temperaturas de reflujo en todas las partes de la tarjeta.}

Contaminación

Nadie quiere comer chocolate contaminado, y espero que usted nunca haya comido chocolate contaminado. Los componentes de la PCB también pueden contaminarse. La contaminación ambiental puede provenir de una variedad de fuentes, ya sea en la tarjeta o en la pasta de soldadura. Las causas obvias son los derrames químicos, el polvo y las partículas en el aire y los aceites con qué hacen contacto.

Incluso la humedad en el aire puede acelerar la corrosión. Cualquier contaminación o corrosión de la superficie del terminal del PCB o del componente puede impedir que la unión de soldadura se adhiera correctamente. Revise los controles de calidad del fabricante y la manipulación interna para asegurarse de que las partes permanezcan limpias y sin daños.

^{Las huellas dactilares en una tarjeta son una fuente común de contaminación, que a menudo provocan corrosión y juntas de soldadura deficientes.}

Huecos y grietas

Los huecos causados por irregularidades en la superficie pueden hacer que las áreas de la PCB pierdan planaridad, y hacer que la distancia entre los diferentes terminales del mismo componente sea muy variada, evitando que los terminales incluso entren en contacto con la pasta de soldadura durante el reflujo. Esto es más común si usted tiene deformación de componentes o irregularidades en la máscara de soldadura, pero puede ser el resultado de otros problemas de desajuste térmico, problemas en la distribución de capas (como burbujas de aire debido a salida de gases inadecuada) o un mal manejo físico de la tarjeta.

A veces, los huecos y las grietas son lo suficientemente graves como para ser visibles, pero la mayoría de las veces necesitará usar un microscopio o una radiografía para encontrar problemas, especialmente con empaques más pequeños en los componentes. Dependiendo del presupuesto que tenga para la resolución de problemas, es posible que tenga que seguir identificando la ubicación del circuito abierto con pruebas eléctricas, y pedirle al fabricante o a un laboratorio de pruebas que realice el análisis final de la causa raíz.

^{Algo tan simple como dejar caer su tarjeta puede romper las conexiones de soldadura, especialmente si eran frágiles desde un principio, ¡como un huevo de chocolate!}

Los errores durante la fabricación pueden consumir mucho tiempo y ser costosos. Puede mejorar el proceso al administrar sus diseños e información del fabricante con software de diseño de calidad, como Altium Designer y Altium Vault.

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