Las placas de circuitos impresos (PCB) sirven como columna vertebral de la electrónica, interconectando componentes para crear circuitos funcionales.
Uno de los elementos más importantes del diseño de PCB para lograr esto son las almohadillas, zonas de contacto metálicas que proporcionan la interfaz entre las pistas de la placa y los cables de los componentes. Las almohadillas deben tener un tamaño, forma y disposición adaptados a las piezas específicas que se van a montar.
Un diseño correcto de las almohadillas es crucial para crear un ensamblaje de PCB funcional. Esta guía completa busca brindar a los diseñadores e ingenieros de PCB un conocimiento profundo de la construcción, las propiedades y los factores de diseño de las almohadillas.
Así pues, aquí tenemos un adelanto de lo que vamos a discutir en los próximos minutos:
● Tipos de almohadillas para PCB
● Cómo poner una vía en un pad
● ¿Qué es un Bond Pad?
● Consideraciones durante el diseño de la placa de circuito impreso (PCB)
● Estándares y calculadoras para el dimensionamiento de las almohadillas de PCB
● Problemas causados por un diseño de almohadilla incorrecto
Sí, repasaremos todo eso y luego responderemos algunas preguntas que nos han hecho como expertos en diseño de pads de PCB. Dicho esto, vayamos al meollo del tema.
¿Qué es una PCB Pad en electrónica?
Una almohadilla de circuito impreso (PCB) es una zona plana y metálica de la placa que se utiliza para montar y conectar componentes electrónicos. Las almohadillas sirven de interfaz entre los cables del componente y las pistas de cobre. Cuando se suelda un componente, como una resistencia o un circuito integrado, a la placa, sus cables se unen física y eléctricamente a las almohadillas.
Vienen en una variedad de formas y tamaños, adaptados al tipo de componente que se va a montar. Por ejemplo, una resistencia de chip de montaje superficial puede tener almohadillas rectangulares pequeñas, mientras que un condensador electrolítico de orificio pasante utiliza anillos anulares más grandes. El tamaño de la almohadilla debe coincidir con el tipo de cable o terminación de la pieza para garantizar una unión sólida.
Las almohadillas de PCB fijan mecánicamente el componente, permitiendo el flujo de corriente entre la pieza y las pistas del circuito adyacentes. Su disposición y ubicación en la placa permiten un enrutamiento eficiente para conectar los componentes según lo previsto en el esquema del circuito.
Unas almohadillas bien diseñadas son esenciales para ensamblar una PCB funcional. Con almohadillas adecuadas, los componentes pueden montarse y cablearse de forma fiable en la arquitectura del circuito.
Estas almohadillas proporcionan los puntos de conexión cruciales que conectan los componentes con las pistas de la placa. Su diseño influye considerablemente en la capacidad de fabricación, la conectividad y, por supuesto, el rendimiento general de la PCB.
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Tipos de pads para PCB
Confiamos en que ya tenga una comprensión sólida de los fundamentos de las almohadillas de PCB y sus funciones esenciales. Sin embargo, profundizaremos en el tema examinando los distintos tipos de almohadillas de PCB con más detalle.
Almohadilla con orificio pasante
Las almohadillas de PCB con orificio pasante están diseñadas para alojar componentes con terminales que pasan a través de orificios perforados en la placa. La almohadilla es un anillo circular que rodea el orificio pasante.
Vista desde arriba sobre la superficie de la PCB, se ve como un anillo con un orificio en el centro. El diámetro interior del anillo coincide con el tamaño del orificio perforado, mientras que el diámetro exterior proporciona suficiente área anular para soldar el cable del componente.
Durante el ensamblaje, el cable del componente pasa a través del orificio y se extiende hasta el lado opuesto de la placa. Posteriormente, se fija o suelda para formar una conexión mecánica y eléctrica sólida. El cuerpo recubierto del orificio conecta las almohadillas a ambos lados, lo que permite la conducción entre las capas de la placa.
Las almohadillas de orificio pasante vienen en diferentes tamaños según factores como el diámetro del cable, los requisitos de flujo de soldadura y la resistencia de unión deseada. Por ejemplo, un transistor de potencia TO-220 puede usar almohadillas de 0.4" de diámetro, mientras que una resistencia podría tener almohadillas de 0.1".
Su forma de anillo permite la formación de filetes de soldadura generosos para mayor fiabilidad. Se ha utilizado continuamente en conectores, transformadores grandes y otros componentes no aptos para montaje superficial.
Almohadilla de montaje en superficie
Estas almohadillas están diseñadas para alojar circuitos integrados y componentes con cables o terminaciones que no pasan por orificios en la placa. En cambio, proporcionan superficies planas para soldar la pieza directamente sobre la PCB.
Las geometrías comunes de las almohadillas de montaje superficial incluyen rectángulos, círculos y rectángulos redondeados. La forma y las dimensiones coinciden con la configuración de plomo o bola del componente.
Por ejemplo, un encapsulado de circuito integrado SOIC puede tener almohadillas rectangulares pequeñas que coinciden con el patrón de base de los cables en J. En comparación, los condensadores y resistencias cerámicos utilizan almohadillas rectangulares o cuadradas más grandes, compatibles con sus terminaciones. Las almohadillas se ubican con precisión en la PCB para alinearse con las posiciones de los cables del componente una vez montado.
Durante el ensamblaje, se aplica pasta de soldadura a las almohadillas antes de colocar la pieza. La soldadura por reflujo crea uniones fiables sin necesidad de que los cables pasen por los agujeros. Las almohadillas de montaje en el borde también pueden utilizarse con ranuras en la placa para mejorar aún más la unión de la soldadura.
Las almohadillas de montaje superficial bien diseñadas permiten una alta densidad de componentes, ensamblaje automatizado y electrónica de PCB en miniatura.
Las almohadillas de montaje superficial actúan como soportes soldables en la placa para conectar directamente componentes de terminales planas. Su tamaño, forma y disposición se ajustan a las terminaciones específicas de los componentes.
Almohadillas BGA
Los pads BGA o de matriz de rejilla de bolas, como los conocemos, son encapsulados de circuitos integrados montados con terminaciones de bola de soldadura en la parte inferior. La disposición de los pads refleja la huella del encapsulado BGA, conteniendo un conjunto de pequeños pads de aterrizaje circulares.
Los pasos o espaciamientos comunes entre las pastillas varían de 0.8 mm a 1.27 mm. El diámetro de la pastilla es ligeramente mayor que el de la bola para facilitar la inspección y respetar las tolerancias.
Durante el ensamblaje, se imprime o deposita pasta de soldadura en los pads BGA. Las esferas del encapsulado del CI se alinean con precisión y se colocan en los pads. La soldadura por reflujo forma las interconexiones. El montaje en matriz en la parte inferior proporciona numerosas conexiones de entrada/salida sin necesidad de bordes que ocupen espacio ni cables perimetrales.
Los diseños de almohadillas BGA están optimizados para adaptarse al espacio de encapsulado específico utilizado. Se consideran factores como la cantidad, el paso y el diámetro de las bolas, así como el área de unión óptima.
Las simulaciones de integridad de señal ayudan a verificar la disposición de los pads antes de finalizar el diseño de la PCB. Un diseño correcto de los pads BGA es crucial para lograr un montaje fiable y de alta densidad de circuitos integrados complejos, como procesadores y FPGA.
Cómo colocar una vía en una almohadilla
Al diseñar una placa de circuito impreso (PCB), una de las técnicas clave que deberá comprender es cómo colocar una vía en un pad de forma eficaz. Este proceso es crucial para crear placas multicapa, donde las conexiones eléctricas deben pasar a través de diferentes capas.
Una vía es un pequeño orificio en la PCB, chapado o relleno de metal, que permite la conexión eléctrica entre las diferentes capas de la placa. Colocar una vía en un pad, a menudo usado para cables de componentes o orificios de montaje, requiere precisión y un buen conocimiento del software de diseño de circuitos.
Profundicemos en los detalles y pasos de cómo se hace esto para garantizar que su PCB funcione según lo previsto.
Paso 1: Deposite y modele el material de la almohadilla de unión
El primer paso consiste en depositar el metal de la almohadilla de unión, generalmente aluminio o cobre, sobre la capa metálica superior del circuito integrado mediante métodos como la pulverización catódica o la evaporación. La fotolitografía transfiere un patrón a una capa de fotorresistencia para definir la disposición de las almohadillas de unión. Las áreas expuestas se eliminan, dejando las geometrías de almohadilla requeridas.
Paso 2: Depositar la capa dieléctrica
A continuación, se deposita un material aislante dieléctrico, como dióxido o nitruro de silicio, sobre toda la superficie de la oblea mediante deposición química de vapor. Esto aísla eléctricamente las almohadillas conductoras. El espesor del dieléctrico depende de la altura de la vía necesaria.
Paso 3: Patrón mediante fotorresistencia
Se coloca una nueva capa de fotorresistencia y se modela con las vías alineadas sobre los terminales de unión. La fotorresistencia se expone y se revela, revelando estas vías mientras se mantiene cubierto el resto del dieléctrico.
Paso 4: Grabar los orificios pasantes
Ahora, utilizando la fotorresistencia estampada como máscara de grabado, el dieléctrico se elimina mediante grabado iónico reactivo. Este grabado anisotrópico forma paredes laterales verticales, deteniéndose al alcanzar la zona de unión subyacente. La profundidad del grabado se controla con precisión para evitar el sobregrabado en la zona de unión.
Paso 5: Retire la fotorresistencia
Tras el grabado de las vías, la fotorresistencia restante se elimina mediante disolventes o incineración con plasma de O₂. Un breve paso elimina cualquier residuo de polímero de los orificios de las vías.
Paso 6: Depósito mediante metal
Las vías se rellenan con metales altamente conductores, como el tungsteno o el cobre, y se depositan en los orificios mediante métodos como la deposición química de vapor (CVD) o la galvanoplastia. Esto establece la conectividad eléctrica hasta la zona de unión.
Paso 7: Planarizar la superficie
El pulido químico-mecánico (CMP) se utiliza para aplanar y alisar la superficie de la oblea mediante la deposición de metal. La suspensión de CMP contiene reactivos químicos de ataque y abrasivos mecánicos que eliminan el exceso de metal y dieléctrico. La almohadilla de pulido giratoria presiona la oblea para eliminar físicamente las protuberancias. Este proceso continúa hasta lograr una superficie plana, aislando las vías individuales. El metal restante en los orificios grabados proporciona la conexión eléctrica hasta las almohadillas de unión.
Paso 8: Inspección final
Varias técnicas de inspección verifican la integridad de la vía de la almohadilla tras la planarización CMP. La microscopía óptica con modo de alto aumento detecta posibles defectos, como arañazos residuales, partículas o agujeros en el metal de la vía. La microscopía electrónica de barrido proporciona imágenes de mayor resolución. El sondeo eléctrico comprueba la presencia de circuitos abiertos y cortocircuitos entre las vías mediante la aplicación de una corriente y la medición de la resistencia. Este análisis garantiza una conectividad robusta entre cada vía y su almohadilla de unión subyacente.
Paso 9: Depositar la siguiente capa
Una vez completadas las vías de los pads de enlace, la fabricación continúa depositando las siguientes capas dieléctricas y metálicas. Esto añade más niveles de metalización, aumentando desde los transistores de silicio y las interconexiones hacia las interfaces de los pads. Los dieléctricos son pistas conductoras eléctricamente separadas, mientras que las vías proporcionan conexiones verticales entre capas. El circuito integrado se vuelve progresivamente más denso a medida que se acerca a los pads. La estructura final permite que las señales se dirijan a través del chip hacia los pads, conectándose a través de las vías ya formadas.
¿Qué es un Bond Pad?
Las almohadillas de unión son áreas conductoras en un chip o matriz semiconductora que proporcionan puntos de conexión para fijar cables de unión finos.
Permiten la transmisión de señales eléctricas y potencia dentro y fuera del circuito integrado. Las terminales de unión suelen estar hechas de aluminio o cobre y revestidas de oro u otros metales para facilitar la unión de los cables y evitar la oxidación.
Las almohadillas se ubican a lo largo de la periferia de la superficie de la matriz, y el número exacto, el espaciado y el diseño dependen de los requisitos de entrada/salida del chip.
Un procesador complejo puede tener cientos de diminutos puntos de unión, mientras que un chip LED puede necesitar solo unos pocos puntos más grandes. La interfaz, compuesta por microcables de oro o cobre, tiene un grosor de tan solo 15-35 micras y se fija mediante unión termosónica o ultrasónica.
Los cables de unión conectan las almohadillas a los pines o cables externos del encapsulado del CI. Esto permite la distribución de la señal a las interconexiones de la placa. El material, el tamaño y la disposición adecuados de las almohadillas garantizan conexiones de unión fiables y un buen rendimiento eléctrico.
Las almohadillas de enlace son una interfaz crucial que permite el empaquetado y la implementación de chips en sistemas electrónicos. Facilitan la comunicación a pesar del tamaño extremadamente pequeño de los dispositivos semiconductores. Con configuraciones de almohadillas de alta densidad, se pueden introducir y emitir grandes cantidades de datos mediante los diminutos cables de enlace conectados al circuito integrado.
Qué se debe tener en cuenta durante el diseño de las almohadillas de PCB
Un diseño cuidadoso de las almohadillas es fundamental para garantizar un montaje confiable de los componentes y las interconexiones en una placa de circuito impreso.
Los ingenieros deben sopesar numerosos factores al planificar geometrías y diseños de almohadillas adaptados a su aplicación específica y a los componentes seleccionados.
A continuación, se presentan algunos aspectos clave que se deben tener en cuenta durante el diseño de la placa de circuito impreso (PCB).
Tipo de componente y estilo de terminación
La almohadilla debe coincidir con la interfaz física del componente que se va a montar. Los distintos tipos de componentes, como resistencias, condensadores, circuitos integrados, conectores, etc., tienen distintas configuraciones de terminales.
Por ejemplo, una resistencia con terminales axiales necesita una almohadilla redonda con un orificio, mientras que un capacitor de chip de montaje superficial utiliza almohadillas rectangulares.
El tamaño, la forma, el paso y la disposición de las almohadillas deben coincidir con los cables o almohadillas en la huella del componente. Esto garantiza que las áreas de contacto soldables se ajusten correctamente a la pieza. Los diseñadores deben adaptar la geometría de las almohadillas al estilo de terminación.
Tecnología de montaje
Factores como el montaje mediante orificio pasante o superficial, el método de soldadura, el ajuste a presión u otros procesos de ensamblaje influyen en el diseño de la almohadilla.
Las almohadillas para soldadura por ola pueden requerir terminales extendidas y radios de alivio térmico. La soldadura por reflujo requiere una abertura en la máscara de soldadura para la aplicación de la pasta. Las piezas de encaje a presión se recubren con orificios pasantes con protuberancias de cobre.
Además de la soldadura, factores como la unión adhesiva, la soldadura o los conectores determinan las especificaciones adecuadas de la almohadilla. La interfaz de la almohadilla debe ser adecuada para la técnica de montaje prevista.
Estabilidad mecánica
Las almohadillas anclan los componentes contra tensiones como impactos, vibraciones y fluctuaciones de temperatura. Un tamaño adecuado de almohadilla y un número adecuado de juntas mejoran la robustez mecánica. Se pueden utilizar almohadillas grandes o almohadillas de anclaje adicionales para piezas grandes y pesadas.
Los cortes de alivio térmico en los pads reducen el agrietamiento por desajuste del CTE entre la placa y las piezas. Otras formas de pads mejoran la integridad de la unión soldada. El análisis mecánico ayuda a determinar las características adecuadas de los pads para un montaje robusto.
Conectividad eléctrica
Las almohadillas de baja inductancia y alta corriente pueden utilizar cobre más grueso o placas térmicas para dispositivos de potencia. Las almohadillas de señal requieren conexiones de impedancia controlada a las pistas. Las almohadillas de tierra necesitan suficiente capacidad de corriente para las corrientes de retorno.
Los planos de referencia divididos requieren aislamiento entre las zonas de las almohadillas. Es necesario minimizar los efectos parásitos. El diseño de las almohadillas busca un rendimiento eléctrico óptimo, considerando la función del componente y la arquitectura del circuito.
Transferencia térmica
Las almohadillas conducen el calor de los componentes a la placa, por lo que se debe proporcionar suficiente espacio para la refrigeración. Las almohadillas de cobre grandes o los planos térmicos ayudan a distribuir el calor.
Los disipadores térmicos reducen la conducción a través de las uniones soldadas, evitando así los puntos calientes. Se pueden utilizar disipadores de calor para componentes de alta potencia. El análisis térmico determina el tamaño y la disposición de las almohadillas para mantener temperaturas seguras en los componentes.
Fabricabilidad
Las almohadillas deben permitir una fabricación rentable de placas. El espesor del recubrimiento, las tolerancias de perforación, las temperaturas de laminación y otros factores limitan la geometría de las almohadillas. Las almohadillas no circulares aumentan el tiempo de perforación y el desgaste de la herramienta.
Las almohadillas pequeñas dificultan la alineación de la máscara de soldadura. La separación estrecha entre almohadillas reduce el riesgo de puentes de soldadura, pero complica la fabricación. Las prácticas de Diseño para la Fabricación (DFM) garantizan la producción fiable de almohadillas.
Restricciones de enrutamiento
Se requiere una separación adecuada entre los pads, las vías y otros elementos para el enrutamiento de pistas. Los componentes con un gran número de pines requieren canales de enrutamiento significativos. Los patrones de conexión de los pads alivian la congestión. La simulación verifica la enrutabilidad considerando la ubicación de los pads. Se debe asignar espacio para enrutar las pistas a las conexiones de pines adecuadas.
Integridad de la señal
Las almohadillas se integran en pistas de impedancia adaptada con un mínimo de stubs. Las vías grandes o múltiples mejoran la conexión a tierra. Las rupturas pueden mitigarse mediante stubs. Las topologías de enrutamiento controlado reducen la diafonía. Las almohadillas de alimentación y tierra requieren conexiones de baja inductancia.
La cuidadosa disposición de las almohadillas mantiene la calidad de la señal desde los pines del chip hasta las conexiones externas. Las simulaciones verifican que el rendimiento se ajuste a los márgenes de sincronización.
Como puede ver, el diseño de las almohadillas debe considerar integralmente los factores eléctricos, térmicos, mecánicos, de fabricación e integridad de la señal. El análisis y el prototipado validan que las geometrías de las almohadillas cumplan con todos los requisitos antes del lanzamiento de la PCB.
Estándares industriales y calculadoras para el dimensionamiento de las almohadillas de PCB
Diversos estándares de la industria y recursos de diseño guían las geometrías de almohadillas adecuadas para diferentes componentes y procesos de fabricación. Estas herramientas buscan garantizar diseños de almohadillas fiables y adaptados a diversas aplicaciones.
La norma IPC-7351 es ampliamente utilizada y define las dimensiones recomendadas de las almohadillas para componentes con y sin plomo, con tamaños de orificio de 0.25 mm a 6 mm. Las tablas describen los anillos anulares mínimos, los diámetros de los orificios y los chaflanes según el estilo de los orificios, el paso y otros atributos. La norma IPC-7351 proporciona un punto de partida para el dimensionamiento inicial de las almohadillas para orificios pasantes.
Estándares IPC adicionales, como el IPC-7525, detallan las especificaciones de las almohadillas de montaje superficial, compatibles con encapsulados comunes como QFP, SOT-23 y BGA. Estos datos permiten seleccionar las huellas adecuadas para el encapsulado de un componente. Esto ayuda a los diseñadores a aplicar diseños de almohadillas probados y estándar en la industria.
Las calculadoras en línea permiten introducir parámetros como el diámetro del cable, los requisitos del filete de soldadura y los márgenes del anillo anular. A continuación, calculan el diámetro óptimo de la almohadilla, el tamaño del orificio y las tolerancias según las directrices de IPC. Esto facilita el dimensionamiento de la almohadilla basado en datos, adecuado para el tipo de componente y el proceso de fabricación específicos.
Algunos programas de PCB integran estas tablas y fórmulas de IPC para generar automáticamente sugerencias de formas y dimensiones de almohadillas según la clase de encapsulado. Las herramientas CAD también facilitan la comprobación de reglas de diseño y el análisis DFM para perfeccionar los diseños de las almohadillas.
Si bien se recomienda seguir las directrices del IPC, las especificaciones podrían requerir ajustes para aplicaciones de alta densidad o alta confiabilidad. Factores como la temperatura, la integridad de la señal, la viabilidad de fabricación, las necesidades de inspección y la facilidad de servicio guían la adaptación de las almohadillas a cada diseño. La simulación y el prototipado verifican que la geometría de las almohadillas cumpla con los requisitos eléctricos, térmicos, mecánicos y de fabricación.
Problemas comunes causados por un diseño de almohadilla incorrecto
Un diseño inadecuado de las pastillas puede afectar la fiabilidad y el rendimiento de diversas maneras. Algunos problemas clave causados por una geometría inadecuada de las pastillas incluyen:
Mala integridad de la unión de soldadura
Se necesita un mayor tamaño de almohadilla para proporcionar más áreas soldables, lo que conlleva el riesgo de una mala humectación, huecos o uniones cristalinas débiles. Estas uniones son más propensas a agrietarse bajo tensiones térmicas o vibratorias. Un espacio excesivo entre las almohadillas permite puentes de soldadura y cortocircuitos entre pines adyacentes.
Los cortes de alivio térmico no ideales concentran la tensión en el perímetro de la junta en lugar de mitigarla.
Cada defecto en el diseño de las almohadillas compromete la conectividad eléctrica y la resistencia mecánica del anclaje de las uniones soldadas. Para lograr conexiones de soldadura fiables, se requiere un área de almohadilla, un espaciado, aberturas de máscara y alivios térmicos óptimos.
Resistencia mecánica inadecuada
Las almohadillas demasiado pequeñas o los anclajes insuficientes permiten que los componentes se desprendan de la placa por impactos, vibraciones o cargas de manipulación. El uso de almohadillas individuales más grandes o conexiones adicionales mejora la resistencia de retención mecánica.
Para evitar roturas, se deben incorporar almohadillas de anclaje adecuadas para piezas grandes y pesadas. Una superficie de almohadilla y juntas adecuadas son clave para una fijación segura de los componentes.
Estrés Térmico
Los diferentes coeficientes de expansión térmica entre los cables de los componentes y el laminado de la PCB ejercen tensión de cizallamiento sobre las uniones soldadas durante las excursiones térmicas. Los cortes optimizados de alivio térmico de la almohadilla minimizan esta carga mecánica y ayudan a prevenir la fatiga o fractura de la soldadura.
Las almohadillas también necesitan una superficie de cobre adecuada para disipar el flujo de calor, evitando puntos calientes localizados alrededor de los cables. El diseño cuidadoso de las almohadillas térmicas mitiga las tensiones causadas por la temperatura.
Interferencia electromagnetica
La mala colocación de las almohadillas, que requiere un enrutamiento tortuoso, genera áreas con bucles de traza excesivas. Estos bucles grandes actúan como antenas, radiando ruido e interferencias electromagnéticas (EMI) involuntariamente. La colocación directa de las almohadillas con rutas de traza cortas reduce las áreas con bucles parásitos.
Las vías mínimas y los conectores cortos también limitan la radiación no deseada. Las amplias almohadillas de tierra proporcionan vías de retorno de baja inductancia para suprimir aún más la EMI.
Problemas de Integridad de la Señal
Los terminales de almohadilla largos, las vías múltiples, las pistas delgadas y otros enrutamientos deficientes dificultan la transmisión de señales de alta frecuencia. Almohadillas de impedancia adaptada con conexiones y conexión a tierra adecuadas para mantener la calidad de la señal.
Defectos de fabricación
Las almohadillas densas y no circulares dificultan la uniformidad de la perforación y el recubrimiento; una malla de máscara insuficiente puede provocar cortocircuitos. La separación estrecha entre las almohadillas provoca el desprendimiento de la pieza. El diseño orientado a la fabricación evita estos problemas.
Inspección y reparación difíciles
Las almohadillas deben permitir el sondeo para realizar pruebas. Las agrupaciones apretadas impiden el acceso. Las juntas de soldadura ocultas bajo las BGA no se pueden inspeccionar. Las placas deben estar diseñadas para facilitar su mantenimiento.
Sobrecostos
Un diseño inadecuado de las almohadillas complica la fabricación, reduce el rendimiento y requiere rehilados. Esto incrementa los costos. Un diseño de almohadillas confiable desde el principio evita estos gastos.
Preguntas frecuentes sobre las almohadillas para PCB
Muy bien, hemos tenido una larga conversación sobre los pads de PCB, por lo que es obvio que hay algunas preguntas que desea responder, y eso es lo que le proporcionaremos aquí.
1) ¿De qué están hechas las almohadillas de PCB?
Las almohadillas de PCB suelen estar hechas de cobre recubierto con estaño, oro u otros acabados metálicos. El cobre desnudo se oxida rápidamente, por lo que los acabados superficiales previenen la corrosión y mejoran la soldabilidad. El cobre proporciona una alta conductividad, mientras que el recubrimiento permite una soldadura o unión fiable. Algunas almohadillas de alta frecuencia utilizan un recubrimiento de plata para maximizar el rendimiento.
2) ¿Cuál es el tamaño de almohadilla estándar para PCB?
No existe un tamaño estándar de pad para PCB. Las dimensiones de los pads se adaptan al estilo y paso de los cables del componente, su diámetro, el tamaño del orificio, el método de soldadura y otros factores. Los tamaños mínimos garantizan un área de unión adecuada, mientras que los pads grandes aumentan los costos y reducen el espacio de enrutamiento. Los diámetros estándar de los pads para orificios pasantes varían de 0.7 mm a 2.5 mm.
3) ¿Cómo se reparan las almohadillas de PCB dañadas?
Raspe con cuidado los restos de soldadura de las almohadillas dañadas sin dañar el área circundante. Si es necesario, utilice una mecha de soldadura. Aplique una pequeña cantidad de soldadura nueva para estañar la almohadilla y vuelva a soldar el componente. El epoxi conductor también puede reconectar las almohadillas. Evite sobrecalentar las almohadillas durante la reparación. En el caso de almohadillas muy dañadas, la reparación profesional puede requerir una capa de cobre nuevo o la perforación de la vía para exponer una almohadilla nueva.
4) ¿Cómo se calculan los tamaños de las almohadillas?
El perfil de filete de soldadura deseado guía el ancho del anillo anular alrededor de los orificios perforados. El ancho, el paso y el estilo de los conductores determinan el área necesaria para las almohadillas de montaje superficial. La separación mínima evita la formación de puentes entre almohadillas adyacentes. Los radios de alivio térmico están dimensionados para no superar la densidad de corriente máxima al aplicar una carga. Las simulaciones de integridad de señal verifican la adaptación de impedancia.
5) ¿Por qué utilizar almohadillas no circulares para PCB?
Las almohadillas oblongas, ovaladas y rectangulares aumentan el área de unión para las piezas de montaje superficial, optimizando al mismo tiempo el espacio entre ellas. Esto permite un montaje de componentes de mayor densidad sin comprometer la integridad de la unión. Las almohadillas para PCB suelen estar hechas de cobre recubierto con estaño, oro u otros acabados metálicos.
Conclusión
En definitiva, las almohadillas de las placas de circuito impreso permiten un montaje y una interconexión fiables de componentes electrónicos. Los ingenieros adaptan cuidadosamente el tamaño, la forma, la disposición y el diseño de las almohadillas para que se adapten a las terminaciones de los componentes y a los procesos de fabricación.
Seguir las directrices de la industria ofrece un punto de partida, pero un análisis más profundo y la creación de prototipos garantizan que las almohadillas cumplan con los requisitos de la aplicación. Las almohadillas optimizadas consideran factores como la conectividad eléctrica, la estabilidad mecánica, la gestión térmica, la integridad de la señal y la viabilidad de fabricación.
Aunque pequeñas, las almohadillas influyen decisivamente en el éxito del ensamblaje de la PCB. Unas almohadillas bien diseñadas resisten tensiones y presiones durante la vida útil del producto. Las mejoras continuas en la ingeniería de almohadillas y la tecnología de PCB impulsan la miniaturización y el rendimiento de los productos electrónicos.
A medida que las almohadillas se reducen de tamaño pero aumentan en complejidad, su diseño exige una ingeniería meticulosa para maximizar su utilidad. Las interfaces de componente a placa seguirán siendo un área clave en el desarrollo de PCB durante los próximos años.
