Dónde no ubicar vías en un circuito impreso
El presente documento pretende ilustrar al diseñador de circuitos impresos cómo prevenir defectos de soldadura y cortos producidos por una ubicación errónea de las vías en un PCB
Vías destapadas dentro de un pad de montaje superficial o en contacto directo con él.
De acuerdo a la norma IPC-7351 sec. 3.4.6.4 no es permitido colocar vías dentro de los pads de componentes SMD a menos que se llenen de material conductivo o epoxi que prevenga la migración de la soldadura a través de la perforación al momento de soldar.
Durante el proceso de soldadura, la crema de soldar aplicada al pad del componente que contiene la vía se escurrirá por efecto de capilaridad a través de ella ocasionando una unión pobre o ausente y un posible corto con otros pads en el otro lado de la tarjeta.
Se puede compensar aplicando más soldadura al pad?
De ninguna manera. No importa que cantidad de soldadura se le aplique tratando de compensar el hecho de tener un pad diseñado con estas características, siempre habrá una cantidad que se migre a través de las paredes metalizadas de la vía hacia el otro lado de la tarjeta pudiendo ocasionar cortos con los pads vecinos.
Si las vías que se encuentran dentro de un pad están conectadas a un plano de cobre, cualquier intento de extraer el componente para su reemplazo se convierte en una pesadilla. El calor aplicado al respectivo terminal del componente se disipará en la superficie del plano de cobre conectada a el, obligándonos a aumentar el calor aplicado y poniendo en grave riesgo la integridad de la tarjeta.
Que alternativas son recomendables para conectar una vía a un pad SMD?
Toda pista que deba ir conectada desde una vía a un pad de un componente SMD deberá estar cubierta por máscara antisoldante y separada de la vía por lo menos 0.2 mm para evitar que la soldadura se esparza a través de ella hacia la vía como se puede apreciar en la siguiente figura:
Vías destapadas ubicadas bajo un componente SMD discreto (dos pines)
Este tipo de vía presenta un alto riesgo de absorber el exceso de soldadura de los pads del componente produciendo su eventual migración hacia el otro lado de la tarjeta u ocasionando cortos bajo el componente que serán muy difíciles de detectar visualmente.
La solución sugerida es colocar la vía por fuera del cuerpo del componente manteniendo la distancia adecuada para que no sea afectada durante el proceso de soldadura..
Que solución hay para tapar las vías que necesariamente deban ir ubicadas dentro de pads?
Si por alguna razón se debe colocar vías dentro de un pad asegúrese primero que el fabricante de circuitos impresos puede implementar alguno de los siguientes procesos de rellenado de vías (Pluged Vias) que aunque incrementan el costo de nuestra tarjeta presentan una solución si debemos usarlas necesariamente:
- Rellenado con máscara antisoldante. Este procedimiento exige un proceso adicional de fabricación que aplica máscara antisoldante solo a las vias que lo requieran y que se debe curar témicamente o por UV antes de aplicar la mascara antisolder a toda la tarjeta.
- Rellenado con material conductivo. Exige un proceso posterior que garantice una superficie totalmente plana del pad requerida por el componente SMD que vamos a soldar.
Conclusiones:
Conociendo el problema siempre será mejor prevenir su uso innecesario. Saber como puede afectar el proceso de soldadura debido a la ubicación de nuestras vías en la tarjeta nos trae muchos beneficios. A menos que nuestro diseño lo requiera no deberemos colocarlas dentro los pads de componentes SMD. Si son necesarias porque nuestra tarjeta es de alta densidad (HDI), deberemos consultar con el fabricante el servicio especial de tapado o rellenado de las vías.
Es muy mala idea tomar el riesgo de tener que desmontar un componente que no tiene pines como los QFN, BGA, etc. porque la soldadura de uno de sus pads se escurrió por una vía y no produjo la unión entre el pad y el terminal del componente. Desmontar por ejemplo un dispositivo tipo BGA y reconstruir de nuevo sus esferas de soldadura (Reballing) es un proceso costoso que tendrá de nuevo el mismo riesgo de no trabajar porque la soldadura se va a escurrir mas cada vez que se caliente durante su proceso de soldado.
Bibliografia:
- IPC 7351 Se. 3.4.6.4
http://pcbget.ru/Files/Standarts/IPC_7351.pdf - PCB Layout: Why Vias Under Pads are a Bad Idea
http://www.johngineer.com/blog/?p=1319
PRECAUCIÓN: Las anteriores consideraciones están basadas en las experiencias y prácticas comunes de los procesos de diseño, ensamble y soldadura de circuitos impresos y son publicadas con propósitos educativos solamente. Úselas bajo su propio riesgo con otros fabricantes.