¿Cuál es la diferencia entre los agujeros countersink y los agujeros ounterbore en PCBs?

Cuando se diseñan placas de circuito impreso (PCBs), los ingenieros suelen necesitar crear agujeros en la placa para montar componentes o fijar conectores. Dos tipos comunes de agujeros son el avellanado cónico (countersink) y el avellanado cilíndrico o escariado plano (counterbore). Aunque pueden parecer similares a simple vista, existen diferencias importantes entre ambos que afectan directamente a su uso en una PCB. Ambos términos son utilizados comúnmente en el mecanizado CNC. En general, el agujero countersink tiene una forma cónica, mientras que el counterbore tiene una base plana y cilíndrica.

Este artículo analiza las principales diferencias entre los taladros countersink y counterbore, y comenta los usos adecuados de cada uno en el diseño de PCBs. El countersink puede tener diferentes ángulos, tales como 60°, 82° y 90°, mientras que  el counterbore presenta lados paralelos sin inclinación. Comencemos con la comparación entre counterbore y countersink.

Diferencia entre taladro countersink y taladro counterbore

¿Qué es un taladro countersink?

Un taladro countersink es más complejo que su homólogo cilíndrico debido a su proceso de perforación más delicado. Este tipo de taladro tiene una forma cónica que coincide con la forma de un tornillo, lo que significa que la cabeza del tornillo que se le coloque se ajustará ligeramente por debajo de la superficie de la placa. La profundidad del agujero puede variar en función de si desea que la cabeza del tornillo quede visible en la cara superior de la PCB o o si debe ir más profundo para ocultar su presencia.

El término countersink también se utiliza para describir la propia herramienta de corte que realiza el agujero en la placa, lo que permite que el tornillo avellanado quede por debajo de la superficie de la placa al ser colocado. Este tipo de agujero se representa con el símbolo ⌵. Los avellanados countersink pueden fabricarse con 6 ángulos diferentes: 60°, 82°, 90°, 100°, 110° y 120°, siendo los más comunes los de 82° y 90°.

¿Qué es un taladro counterbore?

Un agujero counterbore es el primer tipo de agujero que generalmente se necesitará perforar en una PCB. Es un agujero cilíndrico y de base plana. Estos agujeros se perforan predominantemente en la superficie de las placas para que los tornillos se ajusten dentro de ellos o queden a ras de la superficie de la placa. También ofrece un acabado limpio, ya que los sujetadores pueden quedar ocultos. Este tipo de agujero se representa como ⌴.

Desde un punto de vista de fabricación, los agujeros counterbore son relativamente sencillos, ya que no requieren mucha consideración antes de perforar. Solo es necesario conocer la profundidad del agujero y las dimensiones de la parte superior y el cuerpo del tornillo. Esto implica, sin embargo, que los counterbores solo son adecuados para tornillos estándar, y hay poca flexibilidad en cuanto a variaciones de forma o tamaño.

Consideraciones de diseño al elegir el tipo de taladro

Cuando se planifica el layout de una placa de circuito impreso, es recomendable que el equipo de diseño tenga en cuenta los factores siguientes al elegir entre countersink y counterbore:

1) Espacio disponible en la placa: Los agujeros countersink requieren más área debido a su forma cónica.

2) Ubicación de la capa de la PCB: Los agujeros countersink optimizan las capas externas, mientras que los counterbore son mejores para las capas internas.

3) Resistencia al corte necesaria: Los agujeros counterbore proporcionan uniones de tornillos más fuertes que los agujeros countersink.

4) Exposición ambiental: Los agujeros countersink mejoran la impermeabilidad en PCBs externas.

5) Prioridades estéticas: Los agujeros countersink ofrecen un acabado superficial más suave.

Tener en cuenta estos criterios en las primeras etapas del diseño ayuda a garantizar el tipo de agujero seleccionado proporcione la funcionalidad adecuada para la aplicación. Una vez definido el tipo de agujero, se deben seguir los pasos adecuados de perforación y acabado para lograr una PCB funcional y fiable.

Perforación y acabado de Countersink v/s Counterbore:

Cómo perforar un agujero Countersink?

Normalmente, estos tipos de agujeros se realizan con máquinas de perforación automáticas en nuestra fábrica. Sin embargo, para perforarlos manualmente, estos son los pasos a seguir:

1) Selección de herramientas: Organice todas las herramientas y materiales necesarios, como el taladro, la broca avellanada y los equipos de seguridad. Marque con lápiz el centro del agujero donde se hará el avellanado. Seleccione la broca avellanada según el ángulo y tamaño, siendo los ángulos más comunes 82° y 90°. Coloque la broca en el mandril del taladro o taladro de banco.

2) Profundidad del taladro: Ajuste la profundidad del taladro o use un tope de profundidad en el taladro de banco para controlar el avellanado. El objetivo es hacer agujeros que permitan que la cabeza del tornillo quede enrasada con la superficie de la placa.

3) Proceso de perforación: Coloque la broca en el punto marcado y comience a perforar. Baje la broca countersink en la pieza de trabajo. Use presión para perforar y obtener un agujero countersink suave. Al completar el agujero, deje de perforar y verifique la profundidad y el ángulo del countersink. Asegúrese de que la cabeza del tornillo encaje completamente en el countersink sin sobresalir de la superficie de la pieza de trabajo. Si hay bordes rugosos o rebabas en los agujeros avellanados, use papel de lija para limpiar la superficie.

Cómo perforar un agujero Counterbore?

1) Selección de herramientas: Necesitará un taladro de banco o un taladro manual, una broca counterbore y algunos equipos de seguridad como gafas y protección auditiva. El tamaño de la broca debe ser mayor que la cabeza del tornillo. La broca counterbore generará un agujero con base plana y un diámetro superior adicional para alojar el elemento de fijación.

2) Dimensionado y brocas: Coloque una broca pequeña en el mandril del taladro, luego apriete el mandril para asegurar la broca en su lugar. Ajuste el taladro de banco para controlar la profundidad del agujero y asegúrese de que este sea preciso y no demasiado profundo.

3) Proceso de perforación: Coloque la broca en el punto marcado y comience a perforar lentamente. La broca hará un agujero piloto en el componente. Este agujero servirá de guía para la broca counterbore. Luego, inserte la broca de counterbore en el agujero piloto y comience a perforar con moderada presión para obtener un agujero de counterbore suave.

Diferencias clave entre taladros countersink y counterbore

Aunque ambos tipos de taladros permiten que la fijación quede enrasada con la superficie de la placa, existen diferencias importantes:

1) Forma del agujero: La principal diferencia radica en la forma del agujero. Los agujeros countersink son cónicos, mientras que los counterbore tienen paredes

2) Tamaño de la abertura superior: El tamaño de la abertura superior varía entre los dos agujeros. La parte superior de un agujero avellanado se estrecha suavemente desde el ancho total del agujero, mientras que un agujero counterbore tiene un corte concéntrico más amplio en la parte superior que coincide con el diámetro del sujetador.

3) Paredes verticales: Los agujeros countersink tienen paredes laterales anguladas, mientras que los agujeros counterbore  tienen paredes verticales. Las paredes verticales proporcionan mayor resistencia al corte para los sujetadores.

4) Ancho de la abertura inferior: El ancho de la abertura inferior de un counterbore es más amplio que el de un countersink de tamaño comparable. Esto ofrece más flexibilidad en el diseño al seleccionar tamaños de sujetadores.

5) Eliminación de material: Se elimina más material de la PCB al crear un countersink. Los counterbore conservan más material y fuerza en la PCB.

El countersinking es un proceso más sencillo que el counterboring y requiere instrumentos menos complicados. Además, es un proceso más rápido que el counterboring, ya que utiliza menos pasos. Sin embargo, las fijaciones countersink no son tan fuertes como los counterbored, ya que la carga se distribuye sobre un área más reducida. Este proceso no es ideal para materiales duros, ya que puede resultar en la fisuración del material debido a la concentración de esfuerzo en el área del agujero.

Aplicaciones y escenarios de uso:

Usos comunes de los agujeros Countersink:

● Montaje de tornillos a ras de las superficies exteriores de las PCBs.

● Alojamiento de cabezas de tornillos de bajo perfil que deban quedar completamente enrasadas.

● Creación de una superficie aerodinámica lisa en capas externas expuestas.

● Montaje de PCBs en paneles delgados de aluminio o cubiertas.

Usos comunes de los agujeros Counterbore:

● Montaje de tornillos a ras de las superficies exteriores de las PCBs.

● Alojamiento de cabezas de tornillos de bajo perfil que necesitan quedar a ras de la superficie de la PCB.

● Acomodar cabezas de fijación más grandes eliminando la mínima cantidad de material posible.

● Proporcionar una superficie aerodinámica lisa en capas externas expuestas de la PCB.

● Unir de manera segura las capas internas de la PCB mientras se minimizan las imperfecciones en la superficie.

¿Qué tipo de taladro resulta más adecuado en el diseño de una PCB?

Profundicemos en su uso en las PCBs. Sin embargo, ambos tipos de agujeros se utilizan principalmente en superficies de madera y metal. Al comprender las diferencias clave y los casos de uso de los agujeros Countersink y Counterbore, se puede tomar la mejor decisión adecuada. Durante el proceso de ensamblaje de PCBs, la mayoría de los fabricantes  prefieren el uso de counterbore frente al countersink para minimizar el riesgo de dañar la placa, ya que el countersink requiere un ángulo específico y una mayor profundidad del taladro. Además, el Countersink requiere más equipo y recursos, lo que puede aumentar el tiempo del proceso de fabricación y poner en riesgo la integridad de la placa.

Conclusión:

Tanto los taladros avellanados cónicos (countersink) como los escariados cilíndricos (counterbore) utilizan diferentes tipos de tornillos para materiales distintos. Sin embargo, ambos funcionan de manera similar en una PCB. Un agujero avellanado crea una cavidad en forma de cono, mientras que un agujero counterbore tiene una forma cilíndrica. Este artículo explica brevemente la definición, las similitudes, las diferencias y los procesos de perforación de ambos tipos de agujeros. Además, muestra cómo y cuándo utilizar estas brocas en una PCB, según su uso y aplicación.

Los agujeros countersink proporcionan una superficie exterior lisa, mientras que los agujeroscounterbore maximizan la resistencia al corte, especialmente en las capas internas. Con los procesos de perforación y acabado adecuados, ambos tipos de agujeros pueden implementarse con éxito en las placas de circuito impreso (PCB). Considerar las principales diferencias expuestas en este artículo permitirá lograr diseños de agujeros en PCB robustos y fiables.

Preguntas frecuentes

Pregunta: ¿Cuándo debo elegir un agujero Countersink en lugar de un agujero de Counterbore?

Elija un agujero countersink cuando se necesite una superficie lisa y a nivel, por razones estéticas, eficiencia aerodinámica o protección contra el clima. Use un agujero counterbore cuando sea esencial una alta resistencia al corte o cuando se necesiten acomodar cabezas de sujetadores más grandes en capas internas.

Pregunta: ¿Los agujeros Countersink debilitan más la PCB que los agujeros de Counterbore?

Sí, los agujeros Countersink tienden a reducir más la resistencia porque eliminan más material debido a su ángulo cónico, mientras que los agujeros de Counterbore conservan más material.

Pregunta: ¿Es posible perforar tanto un agujero Countersink como un agujero Counterbore en el mismo agujero?

Aunque es factible crear un agujero combinado, requiere pasos adicionales de perforación y medidas precisas. Generalmente, es más fácil optar por un solo tipo de agujero.

Pregunta: ¿Cuál es el mejor método para terminar un agujero Countersink?

Después de perforar, use un cono abrasivo de countersink del tamaño adecuado para el agujero. Aplique una presión suave para eliminar las rebabas y mejorar el ajuste del sujetador. Tenga cuidado de no sobreprocesar, ya que podría agrandar el agujero.

Pregunta: ¿Cómo se especifican las dimensiones de los agujeros de Countersink y Counterbore?

Para los agujeros counterbore, se especifican tanto el diámetro del agujero menor como el diámetro mayor del counterbore. Para los agujeros countersink, se incluyen los diámetros mayor y menor, y a veces también el ángulo de inclinación.