La UHDI lleva la miniaturización del tamaño de las características de los PCB a su límite

Ya estemos listos para ello o no, la miniaturización de los paquetes electrónicos avanza a pasos agigantados, suponiendo un desafío para los diseñadores de PCB, los fabricantes de PCB y los ensambladores de PCB. En este blog, vamos a examinar algunas de las complejidades de la miniaturización utilizando la Placa de Prueba de Ensamblaje Ultra-HDI de SMTA para la navegación.

Deconstruyendo el Pasado

Hace 7 años, cuando se desarrolló la versión anterior de la Placa de Prueba de Ensamblaje SMTA, esta nueva versión es una herramienta fuerte para que los ensambladores de PCB la utilicen al analizar los parámetros del proceso para satisfacer estas necesidades de miniaturización. Al escudriñar la existente placa de prueba de ensamblaje SMTA, se hizo evidente que ciertos componentes, una vez considerados de vanguardia, ahora se han vuelto convencionales. Un diseño de placa de prueba SMTA por Chrys Shea se puede encontrar a continuación; puedes aprender más en su sitio web.

Para allanar el camino hacia la innovación, el diseño de la placa de prueba de montaje Ultra HDI ha dicho adiós a estos componentes, haciendo espacio para la próxima generación. Componentes como los de área de paso de 0.5 mm y tamaños de componentes discretos 0402 (1005M), aunque todavía relativamente nuevos para diseños más conservadores, han pasado a ser de uso cotidiano para muchos ensambladores. Una gran variedad de experimentos a lo largo de los años han ayudado a desarrollar directrices para huellas, diseños de esténcil y distribución de la placa para componentes a esta escala; ahora es momento de enfocarse en el siguiente nivel de desafíos de miniaturización.

Abrazando el Futuro

La buena noticia es que el componente electrónico más pequeño - el capacitor 008004 (0201M) no se ha hecho más pequeño. La mala noticia es que los componentes más grandes - los arrays de rejilla y los componentes terminados en la parte inferior – se han hecho más pequeños y más complicados.

Comparación del tamaño de las características del capacitor 008004.

Los paquetes más pequeños siempre están en demanda porque no solo representan una reducción de espacio en un PCB; también suelen representar una reducción de costos. A medida que los paquetes más pequeños se adoptan en los diseños y su popularidad crece, desplazan a sus predecesores más grandes, que luego se vuelven más caros y eventualmente obsoletos. No es raro que la dinámica de la cadena de suministro obligue a diseños que no necesariamente requieren miniaturización a implementarla.

El Desafío de la Selección

La elección de los componentes para la placa de prueba rediseñada no se trataba solo de adoptar las últimas tecnologías, sino de navegar los desafíos que presentan. La miniaturización conlleva un conjunto único de obstáculos para los ensambladores de PCB, desde asegurar una soldadura adecuada en áreas de alta densidad hasta abordar problemas relacionados con el diseño que aparecen durante la escalada.

El proceso de selección no solo se trataba del tamaño del componente, sino también de la ubicación, rotación, diseño de pads, alivio térmico y otras consideraciones que se encuentran típicamente en la línea SMT.

Algunas de las nuevas características de prueba incluyen:

• Callejón de las Lápidas
  Una característica destacada en la placa rediseñada es lo que cariñosamente llamamos "Callejón de las Lápidas". El efecto lápida, donde un componente se mantiene erguido en un extremo durante el reflujo, es un desafío común en el ensamblaje miniaturizado. Callejón de las Lápidas es un área dedicada en la placa de prueba diseñada estratégicamente para probar y abordar problemas de efecto lápida. Nos permite explorar soluciones innovadoras y refinar nuestras técnicas de ensamblaje para mitigar este desafío de manera efectiva. Agregar enlace al blog sobre efecto lápida aquí.
• El Efecto del Borde Líder
  Los depósitos de pasta de soldadura en las almohadillas del PCB que son los primeros en ser impresos suelen ser mucho menos repetibles que los demás en la placa. El efecto ocurre en ambas direcciones de impresión. Cuanto más pequeñas sean las almohadillas y más apretadamente estén empaquetadas, más prevalente será el efecto. La prueba del Borde Líder permitirá a los ensambladores evaluar los efectos de la ubicación de los componentes y aprender cómo abordarlo.
• Colocación Fuera de Eje
  Los días en que solo se tenían orientaciones de 0, 90, 180 o 270 grados han quedado atrás. Ajustar todos los componentes necesarios en un factor de forma particular ahora requiere colocaciones a 30, 45 o 60 grados - o incluso ángulos personalizados. Esto puede presentar desafíos para la colocación y la inspección. Componentes de tamaño desde 0201 (0603M) hasta 008004 (0201M) se colocan en orientaciones tradicionales así como en ángulos fuera del eje típicos para probar las capacidades de la máquina.
• Iluminando Perspectivas con LEDs:
  Otra adición emocionante a la placa de prueba es la incorporación de LEDs en los patrones de componentes discretos. Aunque parece una adición pequeña y simple, sirven múltiples propósitos. 
  • Primero, realizan una función de prueba en circuito: si los 25 componentes están soldados correctamente, se iluminan. 
  • Segundo, proporcionan una función de inspección y solución de problemas: si los LEDs no se iluminan, el ensamblador puede inspeccionar 50 uniones de soldadura para encontrar el defecto.
  • Tercero, actúan como una ayuda para el entrenamiento de retoque. Si se repara adecuadamente, las luces se iluminarán. 

Los dispositivos miniaturizados traen consigo un nuevo conjunto de desafíos para el retoque. Los LEDs añaden un elemento dinámico e interactivo al proceso de prueba, mejorando la practicidad y el valor educativo.

En un futuro blog profundizaremos en la fabricación ultra-HDI y más específicamente cómo las diversas técnicas de fabricación ultra-HDI pueden mejorar el rendimiento no solo con las trazas y espacios de PCB, sino también con estos pads de paso ajustado. La industria en su conjunto está atravesando una curva de aprendizaje pronunciada y los fabricantes de placas de circuito impreso y los ensambladores de placas de circuito impreso están navegando esta curva de aprendizaje para finalmente proporcionar pautas de diseño para los diseñadores de placas de circuito impreso.

Para aprender más sobre la Placa de Prueba de Montaje Ultra HDI de SMTA, escucha este Podcast OnTrack con Zach Peterson y Chrys Shea.