Como Evitar Armadilhas no Design de PCB

Projetar uma placa de circuito impresso (PCB) exige atenção cuidadosa a vários fatores para garantir um processo de fabricação tranquilo e evitar possíveis armadilhas. Do tamanho dos furos e design de rasgos à largura das trilhas e considerações sobre preenchimento de cobre, entender esses aspectos é crucial para criar PCBs confiáveis e funcionais. Neste artigo, exploraremos algumas armadilhas comuns no design de PCB e forneceremos recomendações para superá-las.

Tamanho do Furo no Design de Vias

Na fabricação de PCB, um furo de 0,3 mm é considerado padrão, enquanto furos menores que 0,3 mm são classificados como furos pequenos.

Furos pequenos podem ter vários impactos negativos na produção:

Dificuldade na Metalização: Furos menores são mais propensos a resultar em furos não metalizados ou mal metalizados. Para furos pequenos, a JLCPCB usa um processo de baixa resistência de quatro linhas para garantir a confiabilidade.

Menor Eficiência de Processamento: Furos menores exigem velocidades de perfuração mais lentas e brocas mais curtas. Consequentemente, menos placas são perfuradas por vez. Portanto, ao projetar, é aconselhável usar furos maiores que 0,3 mm, considerando o uso de furos pequenos apenas quando o espaço for limitado.

Capacidades mínimas de processo da JLCPCB:

Placas de face simples/dupla: 0,3 mm (diâmetro interno) / 0,45 mm (diâmetro externo)

Placas multicamadas: 0,15 mm (diâmetro interno) / 0,25 mm (diâmetro externo)

Os diâmetros externos devem ser 0,1 mm maiores que os diâmetros internos, com uma diferença recomendada de 0,15 mm ou mais.

Furos Rasgados no Design de Vias

Rasgos Curtos na Perfuração de PCB: Rasgos com comprimento menor que o dobro de sua largura são denominados rasgos curtos. A relação comprimento/largura ideal para rasgos curtos é comprimento/largura ≥ 2,5 (com um limite de ≥ 2).

Uso de Nivelamento por Ar Quente para Rasgos Longos: Para rasgos selecionados para nivelamento por ar quente, recomenda-se que um lado do furo do rasgo tenha uma largura mínima de 0,4 mm (com um mínimo absoluto de 0,3 mm) ou considere o uso da tecnologia de imersão em ouro.

O nivelamento por ar quente envolve processamento de alta pressão e alta temperatura. Larguras de rasgo pequenas podem levar ao descolamento da metalização.

Rasgos com metalização de cobre em um lado, mas sem anel de cobre no outro lado, particularmente furos de rasgo com anel de cobre em face simples, são mais propensos a descolamento devido ao estresse de alta temperatura.

Para rasgos densamente dispostos, é aconselhável usar a tecnologia de imersão em ouro.

Atributos de Furos no Design de Vias

Durante o design, os tamanhos dos furos são categorizados como furos VIA ou furos de componente PAD, e é crucial não misturá-los.

Furos VIA: Estes normalmente servem ao propósito de fornecer conexões elétricas entre os circuitos em ambos os lados. Durante a fabricação, os furos VIA são geralmente tratados com máscara de solda, e a JLCPCB não especifica tolerâncias de tamanho de furo VIA durante a produção.

Furos de Componente PAD: Estes são geralmente projetados como furos de componente para soldagem de componentes.

Misturá-los pode levar a:

Tratar erroneamente furos VIA como furos de componente PAD e selecionar o tratamento com máscara de solda pode resultar na cobertura ou obstrução dos furos de componente pela máscara de solda, tornando-os inadequados para soldagem. Isso também dificulta o controle eficaz de seu tamanho.

Usar furos de componente PAD como furos VIA impedirá que o software lhes aplique máscara de solda, resultando em vias que necessitam de tratamento com máscara de solda permanecendo descobertas.

Largura e Espaçamento de Trilhas no Design de Trilhas

Trilhas mais finas não são necessariamente melhores; trilhas mais largas são preferíveis sempre que as condições permitirem. Trilhas mais finas têm menor condutividade, maior probabilidade de quebra e taxas de rendimento reduzidas.

Largura e espaçamento padrão de trilhas: 4 mils para ambos. Qualquer coisa mais estreita que 4 mils é considerada fina.

Capacidades mínimas de largura/espaçamento de trilhas da JLCPCB:

Preenchimento de Cobre Hachurado em Trilhas de Grandes Áreas

Ao preencher grandes áreas com cobre, evite usar grades hachuradas pequenas, pois isso pode impactar severamente a produção. Escolha preenchimento de cobre sólido ou grades grandes em vez de pequenas. Grades pequenas podem levar a vários problemas:

Cobertura inadequada da máscara de solda, conforme ilustrado.

A AOI (Inspeção Óptica Automatizada) pode não detectar grades pequenas e pode resultar em erros.

Grades pequenas podem causar descolamento da máscara de solda, afetando a condutividade.

Se você precisar usar preenchimento de cobre em grade ou precisar separar redes, garanta:

Largura/espaçamento da linha de grade seja de pelo menos 0,254 mm.

Haja pelo menos 0,254 mm de espaçamento entre trilhas da mesma rede.

Distribuição Irregular de Preenchimento de Cobre

Preenchimento Irregular de Cobre na Camada Externa: O preenchimento irregular de cobre na camada externa afeta o equilíbrio da corrente de galvanização e pode levar a espessura excessiva de cobre ou curtos-circuitos devido ao acúmulo de resina.

Preenchimento Irregular de Cobre na Camada Interna:

Em casos onde a área vazia é muito grande, a cola de resina no PP se acumula e flui em direção à área livre de cobre. Isso resulta em placas mais finas, enrugamento do cobre, falta de resina causando manchas brancas e problemas de delaminação.

Para produtos com requisitos rigorosos de espessura em áreas-chave como dedos de ouro, se a área correspondente da camada interna for muito espaçosa, pode levar ao afinamento na região do dedo de ouro, mau contato com os slots do conector e outros problemas.

Proporções inconsistentes de área de cobertura de cobre em diferentes camadas também podem representar risco de empenamento da placa.

Design de Preenchimento de Cobre

Evite Deixar Áreas Vazias: Tente preencher áreas vazias com cobre sempre que possível.

Mantenha o Cobre Afastado dos Pads de Trilhas Normais: Garanta que, ao rotear trilhas, a distância entre trilhas, áreas de cobre e furos de perfuração seja de pelo menos 0,5 mm ou mais. Use preenchimento de cobre sólido em vez de preenchimento de cobre em grade pequena.

Preenchimentos de cobre devem estar presentes em todas as camadas onde os conectores de dedo de ouro estão localizados para garantir a espessura final da placa. Deve-se também tomar cuidado para evitar estruturas laminadas com espessura insuficiente.

Cobre Sob Antenas: Siga as diretrizes de design do produto para colocação de cobre em áreas de antena para evitar interferência.

Preenchimento de Cobre Consistente em Ambos os Lados: Garanta que o cobre seja preenchido consistentemente em ambos os lados e não deixado vazio em um lado.

Essas considerações de design são essenciais para um processo de fabricação de PCB tranquilo e para evitar armadilhas comuns.

Leia Também: Os 6 Principais Defeitos de PCBA Personalizada que Engenheiros Devem Evitar

Conclusão

Uma PCB bem projetada não apenas funcionará de forma confiável, mas também contribuirá para o sucesso geral do seu produto eletrônico. Portanto, reserve um tempo para se familiarizar com essas considerações de design, incorpore-as ao seu fluxo de trabalho e desfrute dos benefícios de uma experiência de fabricação de PCB tranquila e eficiente.

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