¿Qué es una placa de circuito impreso con orificios pasantes?
El orificio pasante es un orificio en un material eléctricamente conductor (como una placa de circuito impreso (PCB)) a través del cual se sueldan los conductores, que está recubierto con un metal. En ocasiones, el metal se elige para que sea más resistente a la corrosión que la soldadura, al tiempo que es eléctricamente más conductor que esta. Entre los materiales utilizados se incluyen el latón, el cobre y el acero inoxidable.
¿Dónde se utilizan las placas de circuito impreso con orificios pasantes?
En lugar de fabricar una versión de montaje superficial de una PCB, los fabricantes pueden utilizar componentes de orificio pasante para determinadas aplicaciones, en las que tiene sentido utilizar orificios en lugar de almohadillas.
Una PCB con orificios pasantes tiene orificios de montaje en un lado que son lo suficientemente grandes como para una broca estándar u otras herramientas para fijar componentes con tornillos o pernos. El otro lado de la placa suele tener almohadillas de cobre para que los componentes se puedan soldar fácilmente a la parte posterior de la placa.
tipos de orificios en placas de circuito impreso
La placa de circuito impreso con orificios pasantes (TH PCB o placa TH) es el tipo más común de placa de circuito impreso utilizado en electrónica. Las placas con orificios pasantes se pueden dividir a su vez en versiones de un solo extremo y de doble extremo. Tradicionalmente, se divide en 3 tipos en pcb:
- Agujero metalizado (PTH)
Un orificio metalizado es un tipo de orificio pasante (un orificio que atraviesa completamente una placa de circuito impreso) que está recubierto por ambos lados con una capa metálica, normalmente de cobre.
- Agujero enterrado (BVH)
Un orificio pasante enterrado es un orificio pasante que ha sido recubierto con cobre, lo que lo hace invisible. En muchas placas de circuito impreso hay áreas recubiertas de cobre diseñadas para conexiones de envoltura de cables. Estas áreas recubiertas de cobre pueden oxidarse o dañarse. Los orificios pasantes enterrados proporcionan una forma de reparar o sustituir estas conexiones. Un orificio pasante enterrado puede ser visible si se sustituye un cable dañado o si se realizan trabajos de reparación en la placa.
- Orificio ciego (BVH)
Una vía ciega es un orificio recubierto de cobre que conecta la capa superior o inferior de la placa de circuito impreso con una o varias de las capas internas.
Ventajas de una placa de circuito impreso con orificios pasantes
- Mayor vida útil
Los componentes con orificios pasantes pueden durar décadas, mientras que los componentes de montaje superficial solo duran unos pocos años. Esto se debe a que una mayor parte del componente está expuesta al entorno y puede corroerse, mientras que los componentes de montaje superficial solo tienen contactos en la superficie.
- Más fácil encontrar piezas de repuesto.
A menos que su producto aún se encuentre en producción y utilice placas de circuito impreso con tecnología de montaje superficial (SMT), podrá encontrar piezas de repuesto para diseños de orificios pasantes.
- Menor coste
Las placas con orificios pasantes son más baratas de producir y montar. Para montar un producto SMT, los trabajadores deben utilizar costosos robots de recogida y colocación para colocar los componentes en el lugar correcto, lo que resulta caro.
- Más fácil de montar los cables
Puede enrollar fácilmente los cables alrededor de una placa con orificios pasantes para fijarlos, en lugar de utilizar adhesivos especiales y pegamento termofusible que se utilizan con las placas de montaje superficial.
Desventajas de una placa de circuito impreso con orificios pasantes
- Más tiempo para montar
Las placas con orificios pasantes tardan más en montarse que las placas SMT, ya que se necesita una prensa neumática o mecánica especial para montarlas y los trabajadores deben utilizar un soldador para completar el trabajo.
- Riesgo de errores
El manejo de las placas con orificios pasantes es más manual, por lo que existe un mayor riesgo de cometer errores durante el proceso de montaje.
- Peso más elevado
Las placas con orificios pasantes tienen más componentes y componentes más grandes que las placas SMT, lo que las hace más pesadas.
¿Cómo se fabrican las placas de circuito impreso con orificios pasantes?
1. Crear diagrama esquemático
El primer paso del proceso consiste en crear un esquema de diseño asistido por ordenador (CAD).
2. Diseño de PCB
Un diagrama de diseño es una representación visual del trazado eléctrico y físico de los componentes y sus interconexiones. Aquí es donde se introducen todos los datos, como las dimensiones, los materiales, las pistas, etc.
Consejo
: También puede incluir anotaciones tales como una descripción de los materiales utilizados, cualquier requisito especial de montaje o una nota sobre el tipo de construcción utilizado.
3. Fotoresina para PCB y transferencia de imágenes
3.1 Fotorresistente para PCB
El siguiente paso es crear un diseño de PCB fotorresistente que se utilizará para crear la imagen del ensamblaje de la PCB.
Para ello, se coloca el diagrama de diseño en una máquina de fotomáscara que proyecta un patrón de luz sobre el diagrama. El patrón de luz atraviesa el diagrama y llega a una fina lámina de papel tratado químicamente (denominado fotorresistente). Una vez expuesto el fotorresistente, se revela con un disolvente.
3.2 Transferencia de imágenes PCB
En general, la transferencia de imágenes a la capa interna de la PCB no es necesaria, ya que esta capa no suele estar expuesta al entorno exterior. Sin embargo, si desea que su producto sea más atractivo o si desea protegerlo contra daños, se recomienda realizar la transferencia de imágenes a la capa interna de la PCB.
4. Grabado de la capa interna de PCB
El grabado de la capa interna de una placa de circuito impreso (PCB) es un proceso que consiste en eliminar el cobre (I) de la capa situada debajo de la lámina de cobre, que se sumerge en una solución ácida.
El motivo es que el cobre de la superficie de la PCB puede actuar como aislante e impedir una buena conexión con las partes electrolíticas o poliméricas sólidas.
Para eliminar esta capa, se puede utilizar una solución corrosiva (como ácido sulfúrico, ácido nítrico o ácido sulfúrico concentrado). La solución se puede verter en un tanque y sumergir en él una placa de circuito impreso (con el cobre en su superficie). Cuando la solución alcanza su fase activa, se puede retirar la placa de circuito impreso.
Consejo
Al grabar la capa interna de la PCB, recuerde que no es posible transferir el fundente y que debe asegurarse de transferirlo en la dirección correcta.
5. Desprendimiento de la película seca interna
El decapado de la película seca interna de la placa de circuito impreso (PCB) consiste en eliminar el recubrimiento de la PCB, lo que permite que los componentes individuales de la superficie de la PCB sean visibles a través de una capa transparente.
El decapado de la película seca interna de la PCB se puede realizar manualmente utilizando un rascador y/o expulsando manualmente el recubrimiento con un dispositivo como DesoxIT, o automáticamente con un dispositivo como DRI-RAD o DRI-RAS.
Consejos
a) El decapado de la película seca interna de los PCB es una forma rentable y sin riesgos de limpiar y desechar los PCB sin dañar su superficie.
b) Consiste en sumergir la PCB en un baño de disolvente durante un tiempo para eliminar el recubrimiento de la superficie de la PCB.
c) Se puede utilizar en placas de circuito impreso sin marcas y también en placas con marcas como blindaje EMI, blindaje RF, etc.
6. Taladrado de orificios pasantes en PCB
El siguiente paso es perforar el panel para crear orificios para montar los componentes en la placa de circuito impreso. El panel se coloca debajo de una taladradora, que utiliza herramientas como taladros rotativos y taladros PTH para crear orificios pasantes en los sustratos de la placa de circuito impreso.
7. Revestimiento de cobre de PCB
A continuación, recubra el panel de cobre expuesto con una fina capa de cobre. Puede hacerlo mediante galvanoplastia o recubrimiento no electrolítico.
8. Máscara de soldadura
La máscara de soldadura PCB es el recubrimiento que se coloca sobre la PCB para reducir la cantidad de incrustaciones que se forman en la superficie de las placas como resultado de la exposición a la humedad. La máscara de soldadura está hecha de una resina que se adhiere a la superficie de las placas y tiene un recubrimiento dieléctrico en ambos lados.
9. Capa externa de fotorresina
La capa externa de fotorresina para PCB se utiliza para crear estructuras de fotorresina independientes en una PCB de forma similar a la impresión flexográfica.
El fotorresistente se aplica a la PCB utilizando un recubridor giratorio o un recubridor de cinta oscilante y se cura con luz UV o visible, siguiendo cualquier proceso específico proporcionado por el fabricante. Las estructuras fotorresistentes independientes resultantes pueden entonces acoplarse al patrón del circuito antes del grabado.
10. Transferencia de imagen de capa externa
Para la transferencia de la capa externa, es posible lograrlo utilizando toallitas húmedas y papel de transferencia. Transfiera las toallitas húmedas y el papel sobre un material aislante como PET o laminado de PE.
Cuando se utiliza el proceso ENIG para la fabricación de PCB, es necesario seguir el siguiente proceso:
1). Inmersión en baño de níquel.
2). Secado/desensibilización de la zona.
3). Lavado con agua.
4). Lavado con Aqua Dip.
5). Segunda inmersión en el baño.
6). Secado final/unidad de curado.
12. Electro-estañado
El electro-estañado es un proceso en el que se aplica una película de polietileno de alta densidad (P.H.D.P) mediante galvanoplastia sobre la superficie de una placa de circuito impreso (PCB).
Las PCB se recubren primero con silano para que actúe como ánodo y el electrolito como cátodo, y luego se galvanizan aplicando un voltaje bajo entre los contactos eléctricos de la PCB y el electrolito.
13. Pelado de la película húmeda exterior
El decapado de la película húmeda exterior se realiza entre la placa y los componentes plásticos o metálicos circundantes de la carcasa, con el fin de eliminar la pintura o el recubrimiento de las placas de circuito antes de su montaje en los productos acabados.
14. Grabado de la capa exterior
La capa exterior de la placa de circuito impreso se graba para producir las siguientes partes:
a) Una abertura para pasar los cables para soldar.
b) Un patrón definitorio en la PCB para el enrutamiento.
c) Una abertura para soldar los componentes a la PCB.
d) Un recubrimiento de la superficie de la PCB que permite unirla a una placa de circuito impreso.
Consejo
Al grabar las capas conductoras exteriores de los PCB, es importante protegerlos de los óxidos y las partículas presentes en el aire, ya que pueden introducirse en los chips y provocar cortocircuitos o destruirlos. Por lo tanto, antes de grabar la capa exterior de los PCB, debe recoger todo el polvo y desecharlo de forma segura.
15. Desencapsulado de estaño
El decapado del estaño es el proceso de eliminar el estaño y el cobre de los PCB. Se puede realizar de varias maneras, dependiendo del tipo de producto, la disponibilidad de materiales y las habilidades y experiencia del operador.
a). La forma más habitual de eliminar el estaño de los PCB es utilizando disolventes. La eliminación con disolventes es eficaz, pero lleva mucho tiempo y puede dar lugar a la formación de subproductos tóxicos.
b). Otra opción es utilizar ácido o ácido clorhídrico. La eliminación con ácido es más rápida, pero da como resultado un estaño de menor calidad.
c). Una tercera opción es combinar los dos métodos, utilizando disolventes para eliminar la pintura y ácido para eliminar el estaño restante.
HASL es un proceso de soldadura que elimina el exceso de soldadura de una placa de circuito impreso (PCB).
El proceso HASL es sencillo: el exceso de soldadura se quema de la PCB calentando la placa por encima de su punto de fusión con una pistola de aire caliente.
Consejo
Aunque este método funciona bien, tiene algunas limitaciones:
a). La pistola de aire caliente solo se puede utilizar durante unos segundos cada vez.
b). Además, debido a las imperfecciones de la superficie de las placas de circuito impreso, es inevitable que parte de la soldadura se desprenda de la placa y quede adherida a la pistola.
c). No hay ninguna superficie plana disponible para la placa, por lo que hay que apañarse con lo que hay.
d). Se necesitan dos placas para sujetarlas entre sí.
17. Montaje de PCB con orificios pasantes
Hay varias formas de realizar el montaje de placas de circuito impreso con orificios pasantes:
- Coloque los componentes.
La tecnología de montaje superficial (SMT) es la opción más eficiente para montar grandes cantidades de placas de circuito impreso con orificios pasantes. La SMT permite montar los componentes directamente sobre la placa utilizando pines, que se conectan a las almohadillas de la superficie de la placa.
- Soldadura de PCB con orificio pasante
Una vez colocados los componentes en la placa de circuito impreso, se pueden soldar con un equipo de colocación automática. También se pueden realizar conexiones entre los componentes utilizando cables, adhesivos conductores u otros componentes para formar un circuito eléctrico.
Consejos para soldar placas de circuito impreso:
9 consejos y trucos esenciales sobre soldadura electrónica para principiantes
18. Prueba de PCB con orificio pasante
Una vez completado el proceso de montaje, se comprueba que todos los componentes funcionan correctamente.
Punto de prueba T-Hole
El punto de prueba es un orificio discreto en la placa de circuito impreso que permite acceder a las señales internas (pines) de un componente, o conectar cables o puentes a estos pines.
Además, también se pueden utilizar para conectar señales entre dos componentes diferentes sin modificar la placa de circuito.
Tamaño de PCB con orificio pasante
No existe una norma oficial para el tamaño de los PCB con orificios pasantes. Sin embargo, aquí hay algunas pautas que se pueden seguir para obtener buenos resultados:
1. El tipo de componente para el que se va a utilizar la PCB.
2. Las características del componente (tamaño, forma y peso).
3. El material del que está fabricado el componente.
4. La cantidad y el tamaño del componente en cuestión.
5. La capacidad de la máquina perforadora de PCB que se utiliza para producir el tamaño del orificio en la PCB (si la hay).
Tabla de tamaños de orificios pasantes para PCB
Consejos:
Cuanto más pequeño sea el orificio, menos trazas de plomo se necesitarán;
cuanto más pequeño sea el orificio, mayor será la pérdida de señal;
cuanto más pequeño sea el orificio, más difícil será perforarlo con precisión.
Calculadora del tamaño del orificio pasante de la placa de circuito impreso
El Saturn PCB Toolkit es un excelente recurso gratuito para realizar cálculos de PCB, especialmente indicado para diseñadores e ingenieros. Incluye numerosas funciones útiles, como el diámetro de los orificios de paso, la capacidad de corriente de una pista de circuito, la corriente, los pares diferenciales y mucho más.
