miércoles, 30 de octubre de 2024

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Plano técnico de Fabricación de PCB

 
Revista Española de Electrónica, S.L.
 
Plano técnico de Fabricación de PCB
 
BY RYAN D MILLER, FIELD APPLICATION ENGINEER/TECHNICAL SALES
 
Las Notas de fabricación, archivos de taladrados, Dibujo a escala, la imagen del stack up y el panelado son parte de la documentación para la fabricación del PCB. Pero ¿Qué es un plano técnico de fabricación de PCB y por qué lo necesitas? Esta publicación de nuestro blog te explicará todo lo que necesitas saber sobre este tema y te dará ejemplos de las mejores prácticas.
 
A diferencia de los componentes que se sueldan a las PCBs, los circuitos impresos son productos fabricados a medida que requieren tiempo para diseñarse y fabricarse. Cuanto más compleja sea una PCB, más documentación de fabricación se requiere. Independientemente de la complejidad de la PCB, un plano de fabricación facilitará el proceso de fabricación al responder muchas preguntas que un proveedor de PCB podría tener. El proveedor utilizará el plano de fabricación junto con los datos de fabricación de la PCB para la verificación.
 
 
Verificación de taladrado.
 
 
Plano técnico de fabricación
 
La finalidad del Plano técnico de fabricación de un PCB es sencilla: sirve de modelo para la placa de circuito impreso. No hay una única solución para construir una placa de circuito impreso, ya que cada placa tiene unos requisitos de fabricación y de calidad únicos, estos deben ser especificados. El Plano técnico de fabricación también se utiliza para la verificación, ya que los sistemas CAD a veces generan datos erróneos, que con frecuencia no se identifican hasta el análisis de la documentación "del diseño" en la fábrica. Además, el plano técnico de fabricación se utiliza para la verificación, lo que permite al equipo de control de calidad garantizar que las placas de circuito impreso cumplen todas las especificaciones de las normas IPC durante la inspección final.
 
Notas de fabricación
 
Las notas de fabricación sirven como herramienta para que los equipos de ingeniería de diseño de PCB especifiquen sus necesidades, la forma y la funcionalidad del producto final. Además, las notas de fabricación sirven de comunicación entre el diseñador de PCB y el fabricante. Los ingenieros también pueden usar las notas de fabricación para controlar la calidad de la PCB. Esta sección del plano técnico de fabricación de PCB debe proporcionar especificaciones precisas para el PCB finalizado. Para maximizar la efectividad de las notas de fabricación, un ingeniero de diseño de PCB debe estar familiarizado con las especificaciones IPC. La Especificación de Calificación y Rendimiento para Placas de Circuito Impreso Rígidas, IPC-6012, proporciona a los ingenieros de diseño muchas opciones para especificar en el PCB finalizado.
 
Establecer una categoría de calidad del PCB
 
Por ejemplo, al especificar el acabado superficial, los ingenieros también pueden especificar la durabilidad del mismo. Esto es vital para garantizar que la placa de circuito impreso pueda soportar el almacenamiento y la cantidad de ciclos de calor necesarios para el montaje. Este ejemplo también ilustra cómo las especificaciones IPC se utilizan conjuntamente, ya que IPC-6012 hace referencia a la Joint Industry Standard -003 (J-STD-003). Otra forma de controlar la calidad, y el coste, es especificar una categoría de calidad de la placa de circuito impreso. Por ejemplo, IPC-6012 Clase 3 puede ser necesaria para una PCB de alta fiabilidad, mientras que las Clases 1 y 2 tendrán menos requisitos de calidad y puntos de inspección. Además, las Clases 1 y 2 también supondrán un menor coste global. En el sector de las placas de circuito impreso es habitual ver PCB con especificaciones para cumplir los requisitos de fabricación de Clase 2, pero fabricadas con algunos requisitos de Clase 3, como la metalización.
 
Una buena forma de especificar los materiales base es consultar las especificaciones de materiales base de las normas IPC. IPC-4101 e IPC-4202 utilizan para identificar y clasificar los materiales de PCB en función del grado del material un formato de identificación con separación mediante barra.
 
Es muy importante que las notas se redacten de la forma más sencilla y clara posible. Las notas imprecisas o abiertas a interpretaciones pueden provocar retrasos o errores en la fabricación, con la consiguiente pérdida de tiempo y costes innecesarios.
 
 
Los planos técnicos de fabricación también se utilizan para calificación lo que permite al personal de calidad garantizar que las placas de circuito impreso cumplen todas las especificaciones del IPC durante la inspección final.
 
 
Tabla de taladrado
 
La tabla de taladrado es otro elemento del plano técnico de fabricación que se utiliza para verificar el diseño. Enumera todos los taladros que deben realizarse en la placa de circuito impreso, incluidos sus tamaños, cantidades, tolerancias y símbolos que coinciden con el dibujo de taladrado. Estos símbolos indican la ubicación de cada orificio en la placa de circuito impreso. Los diseñadores de PCB también pueden añadir información adicional, por ejemplo, sobre vías ciegas y enterradas, para reducir las preguntas técnicas. A veces, los sistemas CAD generan errores que están fuera de nuestro control o que desconocemos, por lo que dedicar tiempo extra a esta área proporciona una garantía adicional.
 
Dibujo a escala
 
Una parte del plano de fabricación debe reservarse a un esquema a escala de la placa de circuito impreso. Este dibujo debe proporcionar un esquema exacto de la placa de circuito impreso. Sé lo que está pensando… Un simple esquema a escala de la placa de circuito impreso servirá para muchos diseños, pero para hacer el mejor dibujo de fabricación posible, se necesitan más detalles. Además del esquema, hay que añadir líneas de cota a escala, y un buen dibujo incluirá un punto de origen para que el fabricante pueda tomarlo como referencia.
 
En mi época en la fábrica, aprendí a comprobar siempre primero la escala. A menudo, el sistema CAD del cliente no estaba correctamente configurado para la salida de datos Gerber, lo que provocaba que las capas físicas tuvieran una escala diferente a la de los archivos de taladrado. Cuando se incluyen las dimensiones de la placa de circuito impreso, se puede resolver el problema con bastante rapidez. Aunque se trata de una pequeña referencia que añadir, es útil.
 
Sin embargo, añadir demasiadas líneas de dimensión puede abarrotar el dibujo y hacerlo ilegible. Recuerdo un dibujo de un PCB circular con tantas cotas y ángulos que nuestros ingenieros no podían entenderlo. Lo mejor es incluir sólo las cotas generales y las críticas.
 
Construcción del Stack up
 
La construcción del Stack up (o simplemente Stack up) es una imagen detallada de la sección transversal de la placa de circuito impreso. Aunque no siempre es necesario en todos los paquetes de información de diseño del PCB, algunos diseños requieren información específica. Para una PCB de dos capas, un diseñador puede indicar el grosor y la tolerancia de la PCB acabada en las notas de fabricación. Sin embargo, algunos diseños necesitarán una construcción de stack up especifico.
 
Los diseñadores de PCB pueden especificar la disposición de las capas, pero, según mi experiencia, algunos paquetes de información de diseño del PCB no son tan sencillos.
 
Los diseñadores de PCB pueden especificar el grosor del cobre acabado para cada capa. Es una información estupenda siempre que sea exacta. Sin embargo, he visto stack ups que especificaban espesores de cobre para capas internas que no coincidían con los espesores de fabricación estándar. Esto es aceptable si se acuerda mutuamente entre el usuario y el proveedor (AABUS). Indicar espesores de cobre no estándar sin justificación puede generar preguntas técnicas y poner la fabricación de la PCB placa en espera en ingeniería, ya que la fabricación no estándar probablemente añadirá más tiempo de entrega y coste a la PCB.
 
Incluir el tipo de material en el stack up
 
Los diseños de PCB con vías ciegas, enterradas y/o back drills pueden tener procesos de taladrado complejos. Un dibujo que muestre todas las secuencias de perforación informará al proveedor de PCB sobre el número de ciclos de prensado y taladrado antes de la inspección final, eliminando la necesidad de hacer suposiciones. Aunque un proveedor puede determinar cada segmento a partir de la ilustración de la placa de circuito impreso, una suposición no deja de ser una suposición.
 
El stack up también debe incluir el tipo de material y el grosor dieléctrico final de los materiales de las placas de circuito impreso. Esta información sólo suele ser necesaria para las placas de circuito impreso con requisitos de impedancia controlada. El tipo de material y el grosor dieléctrico ayudan a controlar las líneas de impedancia y, con una planificación cuidadosa, los ingenieros pueden minimizar las interferencias electromagnéticas (EMI) y la diafonía mediante la colocación estratégica de planos de referencia.
 
El ilustrar el stack up es una excelente forma de documentar las especificaciones de impedancia controlada. Las mejores llamadas de trazas de impedancia se organizan en una tabla, identificando las trazas de impedancia en cada capa. La tabla también debe incluir la anchura de la pista, el espacio de aislamiento de esta, el valor de impedancia objetivo y las capas a las que hará referencia cada traza.
 
Algunas placas de circuito impreso tienen especificaciones de gestión térmica como el sustrato metálico aislado (IMS) o la tecnología de copper coin. Los copper coin y los sustratos metálicos tienen distintas formas y tamaños. El dibujo del stack up es una buena forma de mostrar el grosor y la forma de los copper coin y los detalles de la tecnología IMS, como el grosor del dieléctrico térmico y del sustrato metálico.
 
¿Qué es la impedancia controlada?
 
Los stack ups detallados por especifican la disposición de las capas, el grosor del cobre y las secuencias de taladrado, garantizando que las placas de circuito impreso cumplan los requisitos de impedancia controlada. Obtenga más información sobre la impedancia controlada y descargue nuestras directrices de diseño de PCB para apilamientos e impedancias para que su diseño sea correcto desde el principio.
 
Guías de diseño para Stackups e impedancias
 
Descargue nuestras guias de diseño de placas de circuito impreso para apilamientos e impedancias, que le ayudarán a realizar un diseño correcto desde el principio.
 
 
Plano de matices
 
El plano de matrices es una escala que ilustra el número de placas de circuito de cada matriz. En él deben figurar las medidas y el espacio exacto entre cada circuito. Los raíles de una matriz deben tener por lo menos tres puntos de referencia para que las máquinas de fábrica puedan mantener la precisión durante el montaje.
 
Procesar todos los circuitos en una matriz garantiza la uniformidad del lote además es más rentable que manipular unidades sueltas. También es posible optimizar la matriz para minimizar el material de desecho, pero hay que tener cuidado con: incluir demasiados circuitos impresos en una sola matriz o eliminar demasiado material de desecho que pueda hacer que la matriz se vuelva inestable y se deshaga antes del montaje. Optimizar la matriz para un montaje eficiente puede reducir costes y residuos.
 
¿Qué determina el coste de un circuito impreso?
 
En cuanto a la rentabilidad y los costes, NCAB hace hincapié en diseñar PCBS de forma rentable sin comprometer la calidad. Por ejemplo, diseñando placas menos complejas podemos reducir el tiempo de producción, la mano de obra y los costes de material. Descargue nuestra herramienta Factores de costes de PCB para conocer cómo evitar grandes costes.
 
 
Tarde o temprano, la placa de circuito puede necesitar revisiones. Un plano técnico de fabricación actualizado reducirá el tiempo de ingeniería inicial. Muchos ingenieros y compradores se quejan del tiempo que pasa una PCB en ingeniería inicial. Además de actualizar el plano de fabricación, tenga cuidado con las especificaciones.
 
Cuando el plano técnico de fabricación de la placa de circuito impreso está terminado, la sensación es fantástica. Los planos deben ser claros y concisos y contener toda la información pertinente. Si los detalles distraen del significado de la nota o el plano, puede ser mejor revisarlo. Los PCBs son diseños personalizados. El proveedor de circuito impreso saber cómo fabricarlas, pero es posible que no haya fabricado su diseño concreto. Esto requerirá algunas preguntas, pero el objetivo del plano de fabricación de PCB es minimizar estas preguntas. Optimizar esta parte del diseño lleva tiempo, pero merece la pena para mejorar la calidad, el coste y los plazos de entrega.
 
 
 
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