¿Qué es un anillo anular en una placa de circuito impreso?
El anillo anular se refiere al área entre el orificio perforado en la vía y el borde de la almohadilla conductora de cobre. Las vías actúan como nodos de interconexión entre diferentes capas en una PCB. Las vías perforadas aparecen como un patrón de anillos (anillos anulares) cuando se ve la PCB desde arriba.
Tamaño del anillo anular
El tamaño del anillo anular suele estar determinado por el diámetro de la broca y las propiedades eléctricas y mecánicas requeridas del orificio. El tamaño mínimo del anillo anular debe ser al menos el doble del diámetro de la broca para garantizar un recubrimiento adecuado del orificio pasante. El tamaño máximo del anillo anular debe limitarse para evitar cortocircuitos y reducir el riesgo de fallos mecánicos. Por ejemplo, en un estudio realizado por la IPC (Asociación que conecta las industrias electrónicas), se descubrió que se recomienda un tamaño máximo del anillo anular de 0,25 mm para evitar cortocircuitos y garantizar la formación adecuada del filete de soldadura.
Esta es la fórmula para calcular el tamaño del anillo anular:
- Tamaño mínimo del anillo anular = (2 x diámetro del taladro) + (2 x grosor del anillo anular)
- Tamaño máximo del anillo anular = (diámetro de la almohadilla – diámetro del taladro) / 2
donde:
Diámetro de la broca: el diámetro de la broca utilizada para crear el orificio pasante. Espesor del
anillo anular: el espesor del anillo de cobre alrededor del orificio. Diámetro
de la almohadilla: el diámetro de la almohadilla de cobre conectada al orificio.
Holgura del anillo anular
El espacio libre entre el anillo anular y otros elementos de cobre de la placa puede afectar al trazado y la disposición de la placa, así como al rendimiento eléctrico del circuito. El IPC ha definido los requisitos de espacio libre para los anillos anulares en su norma IPC-2221A. Por ejemplo, la separación mínima entre un anillo anular y una pista de cobre debe ser de al menos 0,15 mm, y la separación mínima entre un anillo anular y una almohadilla de cobre debe ser de al menos 0,25 mm.
Esta es la fórmula para calcular la separación del anillo anular:
- Distancia mínima entre el anillo anular y la pista de cobre = (espesor del anillo anular / 2) + ancho de la pista + tolerancia de fabricación
- Distancia mínima entre el anillo anular y la almohadilla de cobre = (grosor del anillo anular / 2) + diámetro de la almohadilla + tolerancia de fabricación
donde:
Espesor del anillo anular: el espesor del anillo de cobre alrededor del orificio. Ancho
de la traza: el ancho de la traza de cobre en la placa. Diámetro
de la almohadilla: el diámetro de la almohadilla de cobre conectada al orificio. Tolerancia
de fabricación: la tolerancia permitida por el proceso de fabricación para producir las características de cobre en la placa.
Problemas comunes con los anillos anulares en los PCB
Los anillos anulares son una parte esencial de la fabricación de placas de circuito impreso (PCB) y su calidad afecta a la continuidad de las pistas. Sin embargo, existe la idea errónea de que los anillos anulares están libres de errores.
Precisión del anillo anular:
En teoría, un anillo anular perfecto se forma perforando un orificio en el centro de la almohadilla de vía. Sin embargo, la precisión de la perforación depende de la máquina utilizada por el fabricante de PCB. El fabricante tiene tolerancias específicas para los anillos anulares, normalmente alrededor de 5 milésimas de pulgada. En otras palabras, el orificio perforado puede desviarse de la marca dentro de un rango determinado.
Problemas con los agujeros desviados:
Cuando la broca no se alinea con la marca, el orificio resultante quedará hacia el lado de la almohadilla. Esto crea una línea tangencial alrededor del orificio y, si el orificio perforado se desvía aún más, provocará una ruptura. La ruptura se produce cuando una parte del orificio excede el área de relleno.
Rotura del anillo anular:
La rotura del anillo anular afecta a la continuidad de la vía. Cuando el área de cobre entre el orificio de conexión y la almohadilla es pequeña, el flujo de corriente se ve afectado. Este problema se hace más evidente cuando el canal afectado se utiliza para transportar más corriente. Cuando se detecta una rotura del anillo anular, se añade más relleno de cobre alrededor del área expuesta para solucionarlo. Sin embargo, en algunos casos, esto puede causar problemas irreparables, como cortocircuitos accidentales entre trazas adyacentes.
Ajuste del tamaño del anillo anular:
Aunque los fabricantes de PCB son responsables de producir anillos anulares precisos, los ingenieros de diseño pueden contribuir estableciendo el tamaño correcto en el diseño. Dejar más espacio fuera del rango de tolerancia especificado por el fabricante y asignar 1 mil adicional al tamaño del anillo anular evitará problemas de resolución de averías en el futuro. El tamaño del anillo anular varía. Algunos diseñadores de PCB eligen anillos anulares más gruesos, mientras que otros utilizan anillos anulares más delgados debido a las limitaciones de espacio.
