Al considerar la confiabilidad a largo plazo de su PCB, debe considerar las vías en su placa. Las vías son una parte muy importante del diseño de la placa, pero introducen puntos débiles y afectan la soldabilidad. Este artículo analiza las vías, los problemas potenciales que su implementación introduce en el tablero y cómo minimizar esos problemas a un nivel aceptable.
Al considerar la confiabilidad a largo plazo de su PCB, debe considerar las vías en su placa. Las vías son una parte muy importante del diseño de la placa, pero introducen puntos débiles y afectan la soldabilidad. Este artículo analiza las vías, los problemas potenciales que su implementación introduce en el tablero y cómo minimizar esos problemas a un nivel aceptable.
La primera regla del diseño via es simple. Mas grande es mejor. Las vías más grandes tienen una mayor conductividad eléctrica y térmica, así como una mayor resistencia mecánica. El espacio siempre es una consideración cuando se trata del diseño de PCB, pero las vías deben tener un ancho de perforación mínimo de 20 mils con un anillo anular de 7 mils y una relación de aspecto mínima de 6:1. Para muchas juntas, esto puede ser un objetivo inalcanzable, pero la premisa básica de que cuanto más grande, mejor es cierta. Los cambios en el coeficiente de expansión térmica (CTE) entre el laminado y el cobre pueden causar problemas cuando la PCB se somete a cambios térmicos durante su procesamiento o en su entorno de trabajo final. La PCB está restringida por una cuadrícula estructurada para limitar la expansión horizontal, pero puede expandirse y contraerse significativamente verticalmente. El cobre se expande y contrae a menos de una cuarta parte de la velocidad del laminado FR-4, por lo que las vías literalmente se separan cada vez que la placa se calienta. Si la placa es demasiado gruesa y el cobre de la vía es demasiado delgado, la placa se hinchará demasiado y el cobre se romperá, literalmente rasgando la vía. En el ejemplo anterior, un ancho de perforación de 20 mil y una buena relación de aspecto daría como resultado un diámetro total de almohadilla de 34 mil y un grosor máximo de placa de 120 mil.
El tamaño es importante para las vías, pero también lo es la ubicación. Pueden ocurrir una gran cantidad de problemas cuando las vías se colocan cerca de los puntos de soldadura. El mayor problema es la absorción de soldadura. A medida que la vía se calienta, extrae la soldadura de la almohadilla de soldadura a través de la vía hacia el otro lado de la placa, dejando la almohadilla sin soldadura o completamente desprovista de soldadura. Cuanto más grande sea la vía, más fácil será que la soldadura se absorba y menos probable que se forme una unión mecánica y eléctrica sólida. Afortunadamente, esta inquietud se puede resolver de una de las tres formas gratuitas.
Una máscara de soldadura entre los conductores y las vías crea una barrera para la migración de la soldadura. Este es un método simple pero efectivo, pero tiene sus inconvenientes. Es posible que las vías deban estar más alejadas de los conductores debido al ancho mínimo requerido para la máscara de soldadura. La distancia requerida puede parecer mínima, en el rango de 2 a 5 mils, pero esto puede afectar seriamente su diseño si el espacio es limitado o si su placa transmite señales de alta frecuencia. Sin embargo, si este no es su problema, esta es una excelente manera de evitar problemas de absorción de soldadura.
Las vías intrusivas o en forma de carpa se pueden usar cuando no hay espacio para mover las vías y se debe minimizar el tamaño de las vías. También puede ahorrar espacio enmascarando las almohadillas de vía y la serigrafía sobre las vías. Sin embargo, esto hace que las vías no se puedan usar como puntos de prueba ya que el cobre se vuelve inaccesible. En este punto, debe decidir si es mejor una vía de invasión o una vía de carpa. Las vías de la tienda están completamente cerradas, lo que crea una superficie adecuada para la serigrafía y una excelente barrera contra la contaminación. Sin embargo, esta barrera funciona en ambas direcciones. Si la placa tiene vías en ambos lados, la contaminación puede llenar los vacíos durante la construcción de la placa. Las altas temperaturas, como el reflujo de PCB y la soldadura por ola, pueden provocar la contaminación por desgasificación, destruir las vías y destruir la placa. Al armar su carpa sobre una cerveza, asegúrese de armar su carpa de un solo lado. Las vías intruidas eliminan este problema al dejar los agujeros abiertos. También tiene la ventaja añadida sobre las vías de carpa de que es posible independientemente del tamaño de la vía. La vía en forma de carpa debe ser lo suficientemente pequeña para que la máscara de soldadura atraviese el orificio de perforación, mientras que la vía invasora solo cubre el anillo anular y puede ser tan grande o pequeña como sea necesario.
Las vías rellenas también son una opción para mejorar la resistencia, la conductividad eléctrica/térmica y proteger las vías de la soldadura y la contaminación. El principal inconveniente de las vías llenas es que pueden aumentar significativamente el costo de la placa. Otros métodos no afectan el costo en absoluto.
Cada diseño tiene diferentes requisitos y limitaciones. Sin embargo, si es posible, use estos consejos para usar las vías más grandes, las relaciones de aspecto adecuadas y elija cuidadosamente el estilo de máscara de soldadura que se adapte a sus necesidades. Esto mejora la confiabilidad del producto y reduce los costos generales de por vida.
Contenido cortesía de Quick Turn, Advanced Assembly, líder en ensamblaje de PCB.
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