Precauciones al diseñar PCB de más de una onza de cobre
Para entender los potenciales problemas que se pueden generar al diseñar un circuito impreso que requiera un espesor de cobre mayor al convencional, es necesario conocer qué altura final tendrán las pistas de un circuito impreso dependiendo del espesor requerido de las capas de cobre. Usualmente se habla de onzas de cobre para determinar su espesor final en la fabricación de circuitos impresos. Así, cuando expresamos que un circuito es de una onza estamos afirmando que el espesor correspondiente de cobre sera de 35 micras. Para dos, tres, cuatro o mas onzas, sera respectivamente 70, 105, 140 micras y así sucesivamente. Por lo tanto la altura final de una tarjeta de 4 onzas es cuatro veces mayor que la de los circuitos impresos convencionales de una onza. Dicha diferencia se ilustra un poco en la siguiente figura.
Como se expresó anteriormente, la mayoría de circuitos impresos para productos electrónicos de consumo general tienen un espesor final de cobre de 1 onza (35 micras). Ciertas aplicaciones requieren circuitos impresos con una capa de cobre de más espesor debido a características del diseño como es el caso de los backplanes para la distribución de corriente, o porque se requiere un alto manejo de potencia en una tarjeta de área pequeña, etc. No obstante, ciertas precauciones deberán ser tomadas en cuenta ya que los procesos de Ensamble y Rework automáticos aplicarán una mayor relación Tiempo / Temperatura para este tipo de circuitos.
Precauciones con componentes sensibles a la temperatura
Deberemos tomar en cuenta ciertos factores para evitar el daño de algunos componentes sensibles a la temperatura durante su proceso de ensamble. Por ejemplo, en el caso de los leds de montaje convencional (THT), no deberán ir montados con su cuerpo haciendo contacto con los respectivos pads como se ve en la figura 2 ya que la relación Tiempo / Temperatura aplicadas durante el proceso de soldadura es mayor en este tipo de circuitos debido a su espesor de cobre y podría destruir la juntura del componente. En su lugar deberemos insertar el led hasta los topes que traen sus terminales dejando así una distancia de 4.5 mm que actuará como disipador al momento de la soldadura como lo ilustra la figura 3.
Fig. 2 Fig. 3
La anterior apreciación deberá ser tomada en cuenta para tomar las precauciones del caso en componentes que sean sensibles a la temperatura y que puedan ser expuestos a los riesgos ocasionados por los parámetros de soldadura que exigen este tipo de circuitos.
Precauciones con el texto de leyenda de componentes
Adicionalmente, deberemos tener cuidado ya que no se debe ubicar texto de leyenda de componentes cuya altura no esté contenida totalmente sobre una superficie plana ya sea de cobre o de sustrato. De no hacerse así, la tinta aplicada se escurrirá por las paredes de las pistas debido a su mayor altura, dando un mal aspecto estético además de perder legibilidad como se ilustra en la siguiente figura:
Es evidente que un circuito impreso de 4 onzas tiene cuatro veces más altura que una tarjeta convencional de 1 onza (35 micras) por lo que si incluimos texto ubicado de manera inadecuada obtendremos el resultado apreciado en la siguiente figura:
Precauciones con el uso de texto en capas de cobre:
El uso de texto en las capas de cobre en este tipo de circuitos se ve mucho mas afectado ya que el proceso de remoción del cobre (etching) tendrá un efecto de corte lateral mayor sobre las paredes de las pistas que forman el texto debido a su mayor altura. Por lo tanto deberemos consultar con nuestro proveedor sus capacidades de fabricación para este caso para determinar el ancho del trazo a utilizado para la conformación de los caracteres del texto y obtener la legibilidad esperada.
Precauciones con el ancho mínimo de las pistas:
Las pistas muy delgadas actuarán como una cuchilla muy alta por cuyos bordes se escurrirá la tinta de máscara antisolder aplicada al circuito. Esto exigirá que en el proceso de fabricación se involucren más pasos que seguramente se verán reflejados en el precio final. Deberemos consultar con nuestro proveedor las capacidades de fabricación para este caso o en su defecto aumentar el ancho de las pistas utilizadas si el circuito lo permite.
Precauciones con el diámetro de las perforaciones:
El proceso de una eventual reparación se verá afectado ya que en el caso de componentes convencionales (THT) se deberá aplicar una mayor relación Tiempo / Temperatura que afectará negativamente la tarjeta si las perforaciones no tienen la suficiente tolerancia para permitir el flujo de la soldadura al momento de la extracción del componente produciendo en ocasiones el desprendimiento de la capa de cobre del sustrato o la delaminación del circuito debido a la aplicación excesiva de temperatura. La siguiente tabla muestra los valores sugeridos para las perforaciones de acuerdo al espesor final del cobre usado.
PRECAUCIÓN: Las anteriores consideraciones están basadas en las experiencias y prácticas comunes de los procesos de Fabricación y Ensamble de circuitos impresos y son publicadas con propósitos educativos solamente. Úselas bajo su propio riesgo.