La producción de PCB de una o dos caras suele implicar la perforación de orificios conductores o no conductores directamente después del corte del material, mientras que las placas multicapa se perforan después del proceso de laminación. Los orificios se clasifican según su función, incluyendo orificios para componentes, orificios para herramientas, orificios pasantes (vías), orificios ciegos y orificios enterrados (los orificios ciegos y enterrados son un tipo de orificios pasantes). La perforación convencional se realiza con equipos de perforación mecánicos. En la fabricación real, la separación entre orificios suele afectar tanto al proceso de mecanizado como a la fiabilidad del producto final.
Requisitos de fabricación para el espaciado de orificios:
Agujeros pasantes (agujeros conductores):
- Diámetro mínimo del agujero:Perforación mecánica 0.15mm, perforación láser 0.075mm.
- Espaciado entre el borde de la almohadilla y el de la tabla: 0.2 mm.
- Espaciado entre orificios pasantes (de borde a borde)No puede ser inferior a 6 milésimas de pulgada; preferiblemente superior a 8 milésimas de pulgada. Esto es muy importante y debe tenerse en cuenta durante el diseño.
- El diámetro mínimo del orificio pasante no suele ser inferior a 0.2 mm, y la distancia entre las almohadillas no debe ser inferior a 4 milésimas de pulgada, preferiblemente superior a 6 milésimas de pulgada, sin límite superior. Esto es muy importante y debe tenerse en cuenta.
Orificios para almohadillas (PTH):
- Espaciado entre el borde de la almohadilla y el de la tabla: 0.25 mm.
- El tamaño del orificio de la almohadilla depende del componente utilizado, pero debe ser al menos 0.2 mm mayor que el pin del componente. Por ejemplo, un componente con un pin de 0.6 mm debe tener un orificio de al menos 0.8 mm para evitar problemas debido a las tolerancias de fabricación.
- Espaciado entre orificios de almohadilla (de borde a borde)No puede ser inferior a 0.3 mm. Cuanto mayor sea, mejor. Esto es crucial y debe tenerse en cuenta.
Orificios y ranuras sin revestimiento (NPTH):
- Espaciado de orificios de ranura sin revestimiento:El espaciado mínimo debe ser de al menos 1.6 mm, o podría causar un mayor riesgo de que se rompan los orificios y dificultades en el fresado de los bordes.
- La distancia entre las ranuras no chapadas y el borde de la placa no debe ser inferior a 2.0 mm para evitar la rotura de agujeros. Las ranuras más largas deben estar a mayor distancia del borde de la placa para evitar que se separen en el borde.
- Agujeros estampados sin revestimientoPara conectar las placas, estos agujeros deben tener una separación entre sí, ni muy pequeña ni muy grande, para evitar romper la placa. La separación recomendada suele ser de entre 0.2 y 0.3 mm.
Impacto en la confiabilidad del espaciamiento de los orificios:
Espaciado entre agujeros:
Esto se refiere a la distancia entre la pared interior de un orificio y la pared interior de otro, no a la distancia entre las almohadillas. Es fundamental distinguir entre estas medidas.
Si el espacio entre orificios es demasiado pequeño, ¿cuáles son los problemas potenciales?
- Si los agujeros dentro de la misma red están demasiado cerca, pueden provocar agujeros rotos, rebabas y otros defectos que afectan la apariencia y el ensamblaje.
- En el caso de los orificios en redes diferentes, un espaciado insuficiente podría provocar orificios rotos, rebabas o incluso cortocircuitos debido a la efecto capilar.
Efecto capilar (efecto de succión de viruta)El efecto capilar se produce debido a la alta velocidad de rotación de la broca y la presión que ejerce sobre el material circundante de la PCB. Esto puede aflojar la fibra de vidrio dentro de la placa, lo que provoca problemas como la formación deficiente de agujeros y cortocircuitos cuando el cobre penetra en estas zonas sueltas.
De acuerdo con IPC-A-600G directrices:
Para el efecto capilar, B no debe reducir el espaciado de las trazas por debajo del mínimo requerido por las especificaciones de adquisición, y A No debe exceder los 80 mm (3.150 pulgadas). Lo mismo aplica para el espaciado entre agujeros.
Otro efecto negativo causado por el espaciado estrecho entre los agujeros es el CAF (Filamentación anódica conductora) efecto:
- Efecto CAF:Se refiere a los iones de cobre que migran a lo largo de microfisuras en la resina o fibra de vidrio entre conductores en condiciones de alto voltaje y temperatura, lo que genera corrientes de fuga.
- Esto ocurre cuando la PCB/PCBA opera en entornos de alta temperatura y humedad, lo que resulta en un aislamiento deficiente entre los conductores y, eventualmente, en cortocircuitos. La CAF suele ocurrir entre vías, entre vías y pistas, o entre pistas externas, lo que reduce el aislamiento y provoca fallos.
Comprobaciones de fabricabilidad del espaciado de los orificios:
1. Mismas vías de redSi dos vías están demasiado cerca durante la perforación, la eficiencia de la PCB podría verse comprometida. Tras perforar el primer orificio, el material entre los orificios podría adelgazarse demasiado, lo que genera fuerzas desiguales en la broca, una refrigeración irregular y la rotura de la broca. Esto provoca una formación deficiente de los orificios o vías desconectadas.
2. Diferentes vías de redCada capa de una PCB requiere una vía con condiciones ambientales específicas, incluyendo si las pistas son adyacentes o no. Si la separación es insuficiente, algunas vías podrían perder su conexión de cobre, lo que podría causar cortocircuitos. Para evitar esto, es esencial mantener una distancia de seguridad de 3 milésimas de pulgada entre las diferentes vías de la red.
3. Diferentes agujeros en los componentes de la redPequeñas desviaciones de alineación durante la producción pueden afectar la separación entre los orificios de los componentes de diferentes redes. En estos casos, la distancia de seguridad se garantiza recortando la almohadilla. Este recorte puede generar formas irregulares o, en el peor de los casos, provocar la rotura del orificio o un cortocircuito durante la soldadura.
4. Vias ciegas y enterradas:
- Vias ciegas:Son vías que conectan las capas internas con las capas externas, pero no pasan a través de toda la PCB.
- Vias enterradas:Éstos conectan únicamente las capas internas y son invisibles desde la superficie de la PCB.
Cuando la separación entre las vías ciegas y enterradas es demasiado pequeña o inexistente, se produce un "agujero apilado". El diseño puede presentar dificultades de fabricación, especialmente si la ubicación de las vías no permite una conexión adecuada. En estos casos, se requiere un proceso especial para garantizar la conexión eléctrica de las vías después de la perforación. Esto implica completar la perforación de la vía enterrada antes del recubrimiento y luego perforar las vías ciegas.
