Libro electrónico sobre fabricación de PCB

Las placas de circuito impreso tienen un enorme protagonismo en nuestras vidas. Se encuentran en todo, desde nuestros televisores y computadoras hasta nuestras lavadoras y relojes. Como diseñador de PCB, comprendes el esfuerzo, el sudor y las lágrimas que conlleva cada placa y los dispositivos que estas hacen posible. Es raro que cualquier proyecto de PCB transcurra sin problemas de principio a fin. Sin embargo, hay una serie de pasos que puedes seguir para aumentar la eficiencia y reducir el número de contratiempos en el proceso. Es de suma importancia que permanezcas vigilante y dedicado a cada paso del proyecto para asegurar que tu diseño se termine a tiempo, dentro del presupuesto y tal como lo habías esperado.

Únete a nosotros mientras discutimos temas y consejos relacionados con el proceso de fabricación de PCB, incluyendo: 

• Cómo prevenir errores en la colocación de la serigrafía en la fabricación de PCB
• ¿Son aún necesarias las colocaciones de Marcadores Fiduciales en los PCBs con las Capacidades de Fabricación modernas?
• Directrices de Diseño de PCB para la Fabricación: Cómo Evitar Errores Críticos de Diseño
• Directrices de Diseño CAD de PCB para la Fabricación: Cómo la Ruta de las Pistas Puede Afectar las Uniones de Soldadura
• Consejos de Diseño y Fabricación de PCB para Prevenir Circuitos Abiertos Durante la Fabricación de PCB
• Cómo la Colocación de Componentes Puede Afectar tu Presupuesto de Fabricación

CÓMO PREVENIR ERRORES EN LA COLOCACIÓN DE SERIGRAFÍA EN LA FABRICACIÓN DE PCB

Si recuerdas las Olimpiadas de 1996, entonces sabrás sobre el fuerte final de Kerri Strug. Completó su segundo y último salto con un tobillo lesionado, dándole al equipo de EE. UU. la medalla de oro y demostrando la importancia de perseverar hasta el final. Y sin embargo, todos sabemos cuán tentador es relajarse y bajar la guardia al final de un proyecto, incluso en el diseño de circuitos impresos. Una de las últimas cosas que hacemos antes de liberar un diseño para su fabricación es hacer ajustes a las imágenes de serigrafía y los designadores de referencia de la placa. Sin embargo, la mayoría de las veces este paso no se realiza con la misma diligencia que el resto del diseño. Esto puede resultar en que el diseño sea rechazado por el fabricante y devuelto al diseñador para correcciones. Veamos algunos de los problemas potenciales con las serigrafías de PCB y cómo los diseñadores pueden evitarlos.

Termina fuerte como el gimnasta.

¿CUÁLES SON LOS PROBLEMAS POTENCIALES CON LA SERIGRAFÍA DE PCB?

Probablemente te estés preguntando qué puede salir mal, aquí están algunas de las repercusiones de no hacer ajustes finales a la serigrafía antes de enviar tu diseño.

Componentes mal representados: Si un serigrafiado no representa con precisión sus componentes previstos, puede llevar a confusión para los técnicos que realizan depuraciones o modificaciones. Esto puede incluir una forma que representa incorrectamente el componente asociado o números de pin e indicadores de polaridad que están en los pines incorrectos. Puedes imaginar el tipo de angustia que sentirán los técnicos de la placa cuando estén buscando el lado positivo de un capacitor y descubran que los indicadores de polaridad están realmente invertidos.

Texto del serigrafiado ilegible: Si el texto del serigrafiado es ilegible, lleva más tiempo a los técnicos de la placa interpretar los designadores de referencia. Esto suele deberse al uso de un tamaño de fuente demasiado pequeño para ser legible o al uso de un tamaño de ancho de línea incorrecto. Los anchos de línea que son demasiado estrechos no se imprimirán correctamente en la placa, mientras que los anchos de línea que son demasiado grandes se expandirán y se volverán igualmente ilegibles.

Designadores de referencia colocados en componentes incorrectos: A veces, los designadores de referencia terminan en los componentes incorrectos. Esto puede suceder si se mueve un componente pero no el designador de referencia, o puede ser un error por parte del diseñador. En cualquier caso, los técnicos de la placa que intentan probar la placa terminarán sondeando componentes que no coinciden con lo que ven en el esquemático.

Designadores de referencia colocados de manera que quedan cubiertos por componentes ensamblados: También hemos visto muchos ejemplos donde los designadores de referencia en la serigrafía terminan bajo partes ensambladas. Esto a veces es inevitable en diseños densos, pero debemos hacer todo lo posible para evitar que suceda. Imagina a los técnicos de la placa luchando por encontrar “C143” en tu diseño cuando el designador de referencia no es visible.

Tinta de serigrafía cubriendo metal o entrando en agujeros: La tinta de serigrafía que termina cubriendo metal desnudo, como pines de montaje superficial o agujeros pasantes metalizados, puede causar que una placa sea desechada. Asimismo, elementos de serigrafía que colisionan con otros elementos de serigrafía o serigrafía que termina fuera del borde de la placa no ayudan a nadie.

TRABAJANDO CON TU FABRICANTE

El primer paso para evitar este tipo de errores es familiarizarse con las pautas de diseño de serigrafía de tu fabricante de placas de circuito. Te proporcionarán información sobre los tamaños de fuente óptimos y mínimos y los anchos de línea. También podrán darte especificaciones de separación para la serigrafía respecto a otros objetos, incluyendo metal desnudo y agujeros pasantes metalizados. Establecer una buena comunicación con tu fabricante y entender lo que necesitan antes de que envíes un diseño a ellos es una clave esencial para reducir errores de fabricación.

¡Hagámoslo!

¿QUÉ PUEDES HACER COMO DISEÑADOR PARA MINIMIZAR LOS ERRORES EN EL SERIGRAFIADO?

Mira tu diseño con un par de ojos frescos, como si fueras el responsable de modificar y depurar la placa. Si puedes ver la salida del serigrafiado de tu diseño a través de un visor separado, te ayudará con esta verificación. ¿Puedes ver y leer todos los designadores de referencia? ¿Tienes partes con un gran número de pines marcadas para encontrar el pin 1? ¿Tienes la polaridad correcta indicada en las partes apropiadas? Si no puedes leer e interpretar el serigrafiado, entonces ten por seguro que tus técnicos tampoco podrán.

Finalmente, utiliza los Controles de Reglas de Diseño (DRC) para Serigrafiado en tu sistema CAD. Asegúrate de verificar el serigrafiado sobre metal desnudo, serigrafiado entrando en agujeros y las distancias de separación del serigrafiado a otros objetos y elementos de serigrafiado. Estas verificaciones pueden ahorrarte muchos problemas.

Enfrentémoslo; diseñar una placa puede ser muy divertido. De hecho, el enrutamiento manual final puede ser muy catártico, especialmente después de completar una colocación desafiante y una ruta crítica. Sin embargo, el diseño debe prepararse para los archivos de salida finales y eso puede ser una tarea tediosa y monótona. No es raro que los diseñadores de PCBs den menos atención de la que deberían a la limpieza del serigrafiado y otras tareas relacionadas con la salida porque simplemente quieren terminar con el diseño y pasar al siguiente proyecto. Pero como un gimnasta olímpico, tienes que terminar fuerte. ¿Quieres más ideas sobre cómo terminar tu diseño con DRCs de serigrafiado? Habla con un experto en Altium.

¿SON AÚN NECESARIAS LAS COLOCACIONES DE MARCADORES FIDUCIALES EN LAS PCBs CON LAS CAPACIDADES DE FABRICACIÓN MODERNAS?

Hace unos 10 años, dejé de ver películas de terror. En mis años más jóvenes realmente disfrutaba siendo asustado de manera absurda, pero cuando comencé mi carrera en ingeniería me interesé más en los géneros de acción y ciencia ficción. Esto probablemente se deba a que estaba obteniendo mi cuota de historias de terror en el trabajo cuando errores simples resultaban en pesadillas catastróficas de postproducción.

Cuando comencé mi carrera en diseño electrónico, los componentes de montaje a través de orificio eran extremadamente populares y los componentes montados en superficie eran una vista rara. Cuando los paquetes de microcontroladores (MCU) (Quad Flat Package) QFP se volvieron populares, no tuve más opción que migrar del antiguo encapsulado de chip con patas de plástico (PLCC). Esto se debe a que PLCC requiere un zócalo adicional mientras que QFP puede montarse directamente en el PCB. Por lo que pude decir, solo era cuestión de tiempo antes de que los fabricantes de chips dejaran de producir MCU en paquetes PLCC a favor de QFP o paquetes similares.

Cuando mis proveedores de ensamblaje de PCB me enviaron un correo electrónico indicando que no podían ensamblar mecánicamente el MCU en las 200 tarjetas de producción que ordené, comenzó mi pesadilla. Estar acostumbrado a los zócalos PLCC, que son componentes de montaje a través de orificio, no me hizo pensar en proporcionar marcas fiduciales en el PCB. No hacerlo significó que todos los MCUs empaquetados en QFP con pasos diminutos tuvieron que ser ensamblados manualmente.

Esto resultó en un mayor porcentaje de placas rechazadas y incontables horas dedicadas a corregir fallos provenientes de la soldadura manual imperfecta. Desde entonces, me aseguro siempre de usar marcadores fiduciales en mis diseños, incluso si mis proveedores me dicen que han mejorado sus máquinas para trabajar sin los marcadores.

Podrías terminar con un completo desastre si omites los marcadores fiduciales.

QUÉ ES UN MARCADOR FIDUCIAL Y CÓMO AYUDA EN LA FABRICACIÓN

En el diseño de PCB, un marcador fiducial es una forma redondeada de cobre que actúa como un punto de referencia para las máquinas de ensamblaje pick and place. Los marcadores fiduciales ayudan a las máquinas a reconocer la orientación de la PCB y sus componentes de montaje superficial con paquetes que tienen pasos muy pequeños como Quad Flat Package (QFP), Ball Grid Arrays (BGAs) o Quad Flat No-Lead (QFN).

Hay dos tipos de marcadores fiduciales comúnmente encontrados en los diseños de PCB: marcadores fiduciales globales y marcadores fiduciales locales. Los marcadores fiduciales globales son una referencia de cobre colocada en el borde de la PCB que permite a la máquina determinar la orientación de la placa con respecto al eje X-Y. Las máquinas de colocación también usan el marcador fiducial para compensar cualquier desviación cuando la PCB está sujeta.

Los marcadores fiduciales locales son marcadores de cobre que se colocan fuera de la esquina de un componente de montaje superficial empaquetado en cuádruple. Se utilizan por las máquinas de ensamblaje para localizar con precisión la huella de un componente y reducen los errores en la colocación de componentes. Esto es especialmente importante cuando tienes componentes empaquetados en cuádruple con pasos finos y grandes en tu diseño.

Siempre consulta con tu fabricante los requisitos de los marcadores fiduciales.

¿SON NECESARIOS LOS MARCADORES FIDUCIALES CON LA TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN MODERNA?

Siempre he diseñado mis PCBs con marcadores fiduciales globales y locales. Sin embargo, cuando me encontré con un artículo que explicaba la posibilidad de omitir los fiduciales locales, me intrigó. Tenía sentido eliminar los marcadores fiduciales en PCBs más pequeñas para maximizar el espacio para las pistas de señal.

Como resultado de los avances en la tecnología de fabricación, los marcadores fiduciales locales pueden omitirse bajo ciertas condiciones. En placas más pequeñas, las máquinas de ensamblaje modernas pueden colocar componentes SMT utilizando solo fiduciales globales. Los marcadores fiduciales también pueden omitirse para componentes que tienen un paso mayor. Por ejemplo, los componentes de montaje superficial con pasos de 1.0mm y superiores pueden ser colocados con precisión por las máquinas más recientes.

Dicho esto, es importante discutir el alcance de las capacidades de las máquinas de su fabricante antes de eliminar los marcadores fiduciales locales en su diseño. He aprendido por las malas que no todos los fabricantes cuentan con máquinas equipadas con la última tecnología. Por otro lado, los marcadores fiduciales globales nunca deben omitirse de sus diseños. Incluso si está trabajando con algunas de las capacidades de fabricación más avanzadas.  

MEJORES PRÁCTICAS PARA EL USO DE MARCADORES FIDUCIALES EN EL DISEÑO DE PCB

Si desea obtener lo mejor del ensamblaje por máquina, necesita colocar correctamente sus marcadores fiduciales. Hay algunas pautas importantes cuando se trata de colocar un marcador fiducial en su diseño.

1. El marcador fiducial se realiza colocando una capa de cobre no perforada en forma circular. El marcador fiducial debe estar libre de máscara de soldadura.
2. El tamaño óptimo de un marcador fiducial debe estar entre 1mm y 3mm. Se debe mantener un área de separación similar al diámetro del marcador.
3. Para los fiduciales globales, se colocan 3 marcadores en el borde de las placas para la mejor precisión. En casos donde hay espacio insuficiente, se requiere al menos 1 marcador fiducial global.
4. El marcador fiducial debe mantener una distancia de 0.3 pulgadas al borde de la placa, excluyendo el área de despeje del marcador fiducial.
5. Para el fiducial local, coloque al menos dos marcadores fiduciales diagonalmente en el borde exterior del componente montado en superficie.

Usando software profesional de diseño de PCB, se puede colocar un marcador fiducial insertando un pad, cambiando el tamaño del pad a cero y estableciendo los valores correctos para el diámetro.  ¿Necesita más consejos para colocar marcadores fiduciales en su diseño? Contacte a un experto en Altium.

GUÍA DE DISEÑO DE PCB PARA LA FABRICACIÓN: CÓMO EVITAR ERRORES DE DISEÑO CRÍTICOS

Juro que habría estado en el camino para ser el próximo MasterChef si no hubiera completado mi grado en ingeniería. No porque sea excepcionalmente bueno cocinando, sino porque no me di por vencido después de un intento horroroso de cocinar fideos de arroz fritos. No remojar esos largos hilos de fideos resultó en una pasta con una textura de alambre duro que estaba más allá de ser salvable. Este fue un buen ejemplo de lo que puede sucederle a un plato cuando no sigues las instrucciones cuidadosamente.

Al igual que en la cocina, los errores están destinados a ocurrir en el diseño electrónico, incluso para los diseñadores más meticulosos. Pero algunos errores son lo suficientemente críticos como para que tengas que desechar toda la placa de circuito impreso (PCB) y empezar de nuevo. Cuando estás esperando pacientemente por un prototipo de PCB para probar tus circuitos, esto puede significar retrasos costosos en el ciclo de desarrollo del producto.

ERRORES CRÍTICOS DE DISEÑO EN LA FABRICACIÓN DE PCB

Todos odiamos cometer errores. Pero en realidad, se necesitan dos o tres intentos para obtener el diseño perfecto. Mientras corrijamos los errores en los diseños tempranos simplemente cortando pistas o con cables puente, el impacto en el proceso de desarrollo es mínimo. Lo mismo no se puede decir de algunos de los siguientes errores que casi siempre arruinan tus PCBs.

1. Usar la Huella Incorrecta

Aunque la mayoría de los componentes pasivos están disponibles tanto en formatos de montaje superficial como de montaje a través de orificios, los circuitos integrados (ICs), especialmente los ICs de función especial, se producen en solo unos pocos tipos de encapsulado. Confundir un Circuito Integrado de Contorno Pequeño (SOIC) con un Paquete de Contorno Pequeño Reducido (SSOP) puede resultar en intentar ajustar un IC más pequeño en una huella más grande, o viceversa.

Recuerda verificar el tipo de encapsulado de tus componentes revisando detenidamente sus hojas de datos. No hagas suposiciones y asegúrate de que tanto las dimensiones del CI como su tamaño de paso sean correctos. Aprendí mi lección cuando utilicé por error la versión ‘estrecha’ de un SOIC ya que la versión ‘ancha’ tenía el mismo tamaño de paso.

Usa los componentes de CI correctos para evitar errores de diseño que afectarán la huella del diseño.

2. Desalineación del Bus de Direcciones

En mis primeros años como diseñador, los requisitos de memoria de alta densidad significaban usar memoria Flash paralela o Memoria de Acceso Aleatorio Estático (SRAM). Tuve que lidiar con hasta 23 bits de dirección y 8 bits de señales de datos. Un error al coincidir los pines de dirección del microcontrolador con los componentes de memoria podría resultar en un prototipo inutilizable o pasar un par de días cortando y reconectando las señales con cables puente. Para evitar esto, tuve que entender completamente el bus de direcciones del microprocesador y cómo cada chip de memoria debería estar conectado.

3. Diseño Deficiente de la Plana de Tierra

El efecto de un diseño adecuado de plano de tierra puede no ser obvio en circuitos digitales simples. Pero podrías tener un lote de PCBs pobladas, pero inaceptables si ignoras las mejores prácticas para el plano de tierra en diseños analógicos o mixtos. Esto puede causar interferencia y diafonía, haciendo necesario producir rápidamente un diseño mejor.

Mientras que he tenido la suerte de haber salvado PCBs con malas conexiones a tierra, ahora me aseguro de que los futuros diseños se adhieran a diseños adecuados de plano de tierra. Recuerda separar las tierras analógicas y digitales por un único punto cuando sea apropiado y considera la ruta de flujo de corriente.

4. Agujeros de Montaje Incorrectos

Los agujeros de montaje pueden ser útiles para reducir la interferencia electromagnética (EMI). Sin embargo, si las coordenadas de tus agujeros de montaje están mal, tu placa bien funcionante no estará asegurada a su carcasa. Asegúrate de que tus coordenadas sean exactas, de lo contrario, podría no haber un camino claro para asegurar tu tornillo.

Para diseños donde la PCB se monta en una carcasa, es vital comenzar el diseño de la PCB con los agujeros de montaje colocados en la coordenada correcta antes de poblar otros componentes.

Perforar no ayudará cuando la posición del agujero esté mal desde el principio.

5. Densidad de Corriente Excesiva en Cobre Delgado

¿Qué podría salir mal cuando has cubierto todas tus bases realizando cálculos de presupuesto de energía a nivel de subcircuito? Un error común es no considerar la corriente total que pasa a través de la pista principal de señal de voltaje. Otro error común es no proporcionar un ancho de cobre adecuado. Estos errores pueden resultar en sobrecalentamiento o, en ciertos casos, que el cobre conductor se rompa totalmente. El análisis adecuado del presupuesto de energía debería darte una indicación clara del ancho de pista requerido. Si estás trabajando con software profesional de diseño de PCB, como Altium Designer, puedes aprovechar las herramientas de análisis de caída de DC para verificar tu cálculo.

GUÍA DE DISEÑO DE CAD PARA PCB PARA LA FABRICACIÓN: CÓMO LA RUTA DE LAS PISTAS PUEDE AFECTAR LAS UNIONES DE SOLDADURA

Crédito editorial: Aija Lehtonen / Shutterstock.com

Hace un par de semanas asistí a un concierto que fue un homenaje al líder de la big band Stan Kenton. Me encanta el jazz de big band por muchas razones, una de ellas es la configuración de músicos e instrumentos en la banda. Por lo general, hay alrededor de 15 a 20 músicos con diferentes instrumentos, y cada uno toca una parte diferente. Si solo una persona comete un error, puede arruinar el equilibrio del número que fue tan cuidadosamente arreglado por el compositor.

La importancia de que cada miembro de la banda toque armoniosamente juntos me recordó la importancia de una placa de circuito impreso fabricada correctamente. Si solo una parte no está soldada correctamente, la placa de circuito terminada puede tener fallos intermitentes, o quizás no funcionar en absoluto. Así como un saxofón tocando una nota desafinada puede arruinar todo el número, una mala soldadura puede arruinar toda la placa. Afortunadamente, las reglas de diseño para la fabricación (DFM) pueden ayudarte a evitar topar con soldaduras desafinadas en tu placa de circuito.

Una área donde las reglas de DFM pueden ayudar a tu placa puede ser una sorpresa. La forma en que ruteas las pistas en tu PCB puede tener un efecto directo en problemas de soldadura, y las reglas de DFM ofrecen cierta orientación al respecto. Acompáñame ahora a ver cómo el enrutamiento de pistas puede causar problemas como juntas de soldadura fría o el efecto de lápida, para que sepas qué evitar en el futuro.

PISTAS CON ÁNGULOS AGUDOS

El primer problema que veremos son las pistas con ángulos agudos. Aunque esta situación no conduce específicamente a un problema de soldadura, es un problema de enrutamiento señalado en las directrices de DFM para PCB.

Los ángulos agudos en las pistas son aquellos que tienen esquinas que son mayores de 90 grados. Esto hace que la pista se doble sobre sí misma. La cuña que se crea por el ángulo agudo de la pista puede atrapar químicos ácidos durante el proceso de fabricación. Estos químicos atrapados no siempre se limpian como deberían durante la fase de limpieza de la fabricación y continuarán corroyendo la pista. Esto eventualmente puede resultar en la ruptura de la pista o causar conexiones intermitentes.

Enrutamiento de pistas en un PCB

PIEZAS CON EFECTO DE LÁPIDA DEBIDO A LOS ANCHOS DE LAS PISTAS

El levantamiento de componentes ocurre cuando una pequeña pieza de dos pines, como una resistencia de montaje superficial, se levanta por un extremo sobre uno de sus pads durante el soldado. Esto resulta de un desequilibrio en el calentamiento entre los dos pads durante el reflujo de soldadura. El lado que se derrite primero atrae hacia sí la pieza, causando el efecto de levantamiento.

Uno de los factores que puede causar este desequilibrio en el calentamiento es usar trazas de diferentes tamaños en los dos pads. Cuanto más ancha sea la traza, más tardará en calentarse el pad al que está conectada. Si un pad de la pieza tiene una traza muy estrecha, y el otro pad tiene una traza muy ancha, es probable que tengas un desequilibrio en el reflujo de soldadura y un pad se derrita y refluje antes que el otro.

A menudo, la ingeniería eléctrica querrá una traza de alimentación que es demasiado ancha para que el fabricante la suelde de manera confiable. Las guías de diseño de PCB para la fabricación tienen recomendaciones para los anchos mínimos y máximos de las trazas a usar en piezas de diferentes tamaños, pero eso podría no resolver tu problema. La clave para ti es equilibrar los requisitos tanto de la ingeniería eléctrica como de la fabricación y llegar a un acuerdo común entre los dos. De esta manera, puedes satisfacer las necesidades de ambos lados en tu diseño.

Las reglas de DFM pueden ayudarte a diseñar para evitar problemas de fabricación en tu placa.

UNIONES DE SOLDADURA FRÍA

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

La solución es usar anchuras de pistas que sean menores que el tamaño del pad. Algunas guías de DFM recomiendan una pista no más ancha que 0.010 mils, aunque esto nuevamente debe equilibrarse para satisfacer las necesidades tanto de la ingeniería eléctrica como de la mecánica.

Hay mucho más en las directrices de diseño de PCB para la fabricación que las recomendaciones de enrutamiento de trazas que te hemos dado aquí. Las directrices de DFM también te ayudarán con técnicas adecuadas de colocación de componentes, tamaños de huellas y otros aspectos de tu diseño. Esto finalmente ayudará a que tu diseño se fabrique con la menor cantidad de errores posible. Una placa de circuito que está libre de errores durante la fabricación es reflejo de un diseño bueno y sólido, algo así como escuchar a la banda de Stan Kenton tocando una versión sin errores de Intermission.

El software de diseño de PCB, como Altium Designer, cuenta con capacidades avanzadas de enrutamiento y otras características para ayudarte mejor a diseñar de acuerdo con tus reglas de DFM. Esto te ayudará a entregar un diseño que cumpla con DFM a tu fabricante desde la primera vez.

¿Te gustaría saber más sobre cómo Altium puede ayudarte con tu próximo diseño para asegurar su cumplimiento con DFM? Habla con un experto en Altium.

CONSEJOS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN DE PCB PARA PREVENIR CIRCUITOS ABIERTOS DURANTE LA FABRICACIÓN DE PCB

Durante un par de años, viví en un pueblo con una fábrica de chocolates y dulces. Fue un tiempo increíble y terrible, porque podías ir a la fábrica y comprar "segundos", o dulces subestándar, por aproximadamente un 75% menos del precio normal. Usualmente, el error era cosmético, como el chocolate que se agrietaba sobre el caramelo, y todo sabía perfectamente bien.

Cuando un fabricante de PCB comete un error, a veces es cosmético, y la placa aún funcionará. Algo como desalinear la impresión de pantalla final probablemente no afectará el rendimiento eléctrico, pero un desalineamiento similar de una máscara de soldadura o capa de cobre podría arruinar completamente tu placa. Dado que los PCB están destinados a enrutar electricidad, la mayoría de los defectos significativos de rendimiento son de naturaleza eléctrica, cosas como circuitos abiertos, cortocircuitos y fallos de enrutamiento o material.

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

PASTA DE SOLDADURA

Si la pasta de soldar se aplica de manera inconsistente, ya sea variando la cantidad depositada o con algunas ubicaciones completamente omitidas, entonces no habrá suficiente para formar una unión sólida. Podrías terminar con un circuito abierto, o una unión que es débil y propensa a romperse. Otro problema con la pasta de soldar es la inconsistencia de las temperaturas de reflujo a través de la superficie. Si alguna vez has calentado chocolate en el microondas, probablemente hayas visto puntos calientes que se derriten 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, similar a dejar trozos de chocolate sin derretir en tu cacao o mezcla de glaseado.

Cuando se aplica pasta de soldar, si la relación de aspecto (la anchura de la apertura respecto al grosor de la plantilla) es incorrecta, es más probable que veas problemas con los depósitos de pasta de soldar. Asegúrate de verificar el grosor de la capa, especialmente de tu máscara de soldadura, con tu fabricante.

Como el chocolate derretido, la soldadura debe alcanzar las temperaturas de reflujo en todas partes de tu placa.

CONTAMINACIÓN

Nadie quiere comer chocolate contaminado. Los componentes de los PCB también pueden contaminarse. La contaminación ambiental puede provenir de una variedad de fuentes, ya sea en la placa o en la pasta de soldar. Las causas obvias son derrames químicos, polvo y partículas en el aire, y aceites por ser tocados.

Incluso la humedad en el aire puede llevar a una corrosión acelerada. Cualquier contaminación o corrosión de la superficie del pad o del terminal del componente puede impedir que la unión de soldadura se adhiera correctamente. Verifica los controles de calidad de tu fabricante y utiliza manejo interno para asegurarte de que las partes permanezcan limpias y sin daños.

Las huellas dactilares en una placa son una fuente común de contaminación, a menudo llevando a corrosión y malas uniones de soldadura

GRIETAS Y FISURAS

Las grietas causadas por irregularidades en la superficie pueden hacer que áreas del PCB pierdan planaridad, haciendo que la distancia entre diferentes terminales en el mismo componente varíe ampliamente, e impidiendo que los terminales siquiera hagan contacto con la pasta de soldar durante el reflujo. Esto es más común si tienes deformación del componente o irregularidades en la máscara de soldadura, pero puede resultar de otros problemas de incompatibilidad térmica, problemas en el apilado de capas (como burbujas de aire por desgasificación inapropiada), o manejo físico inadecuado de la placa.

A veces, las brechas y grietas son lo suficientemente graves como para ser visibles, pero la mayoría de las veces necesitarás usar un microscopio o rayos X para encontrar problemas, especialmente con empaques más pequeños en componentes. Dependiendo del presupuesto que tengas para la resolución de problemas, es posible que tengas que usar pruebas eléctricas para identificar la ubicación del circuito abierto y que tu fabricante o un laboratorio de pruebas realice el análisis de causa raíz final.

Algo tan simple como dejar caer tu placa puede romper las conexiones de soldadura, especialmente si eran frágiles desde el principio, ¡como un huevo de chocolate!

Los errores durante la fabricación pueden ser costosos y consumir mucho tiempo. Puedes mejorar el proceso gestionando tus diseños e información del fabricante con software de calidad para diseño de layout, como Altium Designer y Altium Vault.  ¿Quieres aprender más sobre cómo las capacidades de Alitum pueden ayudarte a mejorar tu proceso de diseño y fabricación?

Habla con un experto en diseño de PCB de Altium.

CÓMO LA COLOCACIÓN DE COMPONENTES PUEDE AFECTAR TU PRESUPUESTO DE FABRICACIÓN

Con cada nuevo diseño de PCB, llega un momento en el que debes tomar decisiones basadas en algo más que el rendimiento solo. El espacio físico es fácilmente pasado por alto en el mundo de las ecuaciones, esquemáticos y osciloscopios; a menudo nos centramos en la integridad de la señal sobre tales banalidades como el volumen de componentes. En los días de las computadoras que llenaban habitaciones, no teníamos que ser deliberados con nuestro espacio. Sin embargo, los requisitos de costo, tiempo y espacio han cambiado obviamente. Ahora hay un punto en el viaje de cada diseñador donde la realidad de su presupuesto (o la falta de este) les golpea de lleno en la cara, y debemos volvernos hacia la evaluación de las implicaciones de costos de nuestras decisiones, particularmente cómo nuestro diseño de placa afecta los costos de fabricación. Hemos avanzado mucho tanto en la escalabilidad de componentes como en nuestro conocimiento sobre la colocación de componentes. Aprendiendo de nuestros errores, podemos identificar algunas áreas clave que pueden ayudar a mantener tu diseño dentro de un rango más amigable con el presupuesto.

¿QUÉ CAUSA QUE LOS COSTOS DE FABRICACIÓN SE DISPARAN?

Con la tecnología disponible en las fábricas, podría parecer que cualquier cosa es posible con un presupuesto pequeño. Aunque esto pueda ser mayormente cierto, cada paso añadido en el proceso de fabricación es un paso que seguramente será facturado. La idea de un diseño simplista siempre debe estar en tu mente, ya que los fabricantes buscarán cobrar por cualquier trabajo extra que deban realizar. Esto incluye máquinas de colocación rápida colocando los componentes en la placa, pasos de soldadura guiados por máquina, volteo de la placa, tiempos de intervención de los trabajadores de la fábrica, y así sucesivamente. Cuanto más tengan que manipular tu placa, mayor será el costo para ti.

EVITA LAS TRAMPAS PRESUPUESTARIAS RELACIONADAS CON EL ESPACIO EN LA FABRICACIÓN

Hay cientos de consejos y trucos que sin duda encontrarás y aprenderás a lo largo de tu diseño. Sin embargo, las siguientes tres tácticas son tu fruta de bajo colgante y amigable con el presupuesto que siempre debes tener en mente.

Los pasos extras en la fabricación de tu diseño de PCB añadirán costos.

• Organización de tu placa. Con la variada tecnología en montaje de componentes actualmente, probablemente nos encontremos mezclando componentes through-hole con componentes de montaje superficial. Esto plantea un pequeño problema para los fabricantes, ya que hay formas únicas de instalar y soldar cada componente en el PCB. Esto ciertamente añadirá una plétora de pasos adicionales y tiempo de manipulación requerido para producir la placa, aumentando así el costo total de tu presupuesto de fabricación. Si mantenerse en una sola tecnología de montaje está fuera de la cuestión de diseño, entonces agrupar componentes montados de manera similar en cada lado de la placa limitará el número de pasos a tomar para soldar dichos grupos con éxito. 
• Orientación de Componentes Individuales.A lo largo de tu vida, es posible que te hayan dicho que mantengas tus patos en fila. Independientemente de cómo hayas mantenido tus patos (u otras aves de corral) durante todos estos años, debo traerte de vuelta el mismo viejo adagio en lo que respecta a tu diseño de PCB. Mantener los componentes esparcidos por toda la placa no es una práctica incorrecta, pero tus costos de fabricación se dispararán a nuevas alturas. Mantener tus componentes orientados entre sí y en una fila ordenada y prolija disminuirá la cantidad de tiempo gastado en soldadura, así como minimizará errores y pasos extras necesarios en la fabricación. 
• Manteniendo los Componentes en la Parte Superior de la Placa.Al trabajar con una placa de dos capas simplista, sugerimos mantener tus componentes en el lado superior de la placa. Dependiendo de tus limitaciones físicas, podrías estar pensando "Hey, apuesto a que podría tomar la mitad de los componentes de un lado y colocarlos en el inferior. ¡Ahorraría mucho espacio!" Sin embargo, procede con cautela, ya que esto podría convertirse en una pesadilla de fabricación. En la etapa de ensamblaje de la fabricación de PCB, una máquina de colocación rápida puede hacer un trabajo rápido de un solo lado del PCB. Si, sin embargo, tu placa requiere un segundo lado para colocar y colocar, tus costos podrían dispararse.

Una buena técnica de colocación reducirá los costos de fabricación de tu PCB.

LA PRÁCTICA HACE AL MAESTRO (Y REDUCE LOS COSTOS DE FABRICACIÓN) 

Como con cualquier diseño en el mundo, hay arte y hay ciencia. Tu diseño de PCB tomará un poco de ambos. Mantener la organización de la placa, la orientación de los componentes y la colocación de componentes en el lado superior en mente durante las etapas iniciales de tu diseño te mantendrá en un camino hacia un compromiso aceptable, mientras mantienes los costos de fabricación al mínimo. 

Otra excelente manera de mantener controlado tu presupuesto de fabricación es con herramientas de gestión de lista de materiales. Después de todo el esfuerzo por reducir tus costos mediante una cuidadosa colocación de componentes, aún podrías encontrarte con costos inesperados debido a un BOM incorrecto. Los errores en un BOM creado manualmente podrían retrasar o detener la fabricación de tu diseño de PCB, añadiendo tiempo y gastos. Afortunadamente, puedes eliminar la posibilidad de estos errores utilizando herramientas de gestión de BOM para crear automáticamente tu BOM de PCB.

¿Te parece que la creación de un BOM de PCB libre de errores con herramientas de gestión deBOM sería una solución útil para ti? Entonces, las herramientas de BOM de Altium podrían ser la respuesta que estás buscando. Si es así, obtén más información hablando con un experto en Altium.