Os pads servem como pontos de aterrissagem para os terminais ou pernas dos componentes eletrônicos, permitindo que esses componentes sejam soldados na PCB de forma segura. São pequenas áreas condutoras expostas de cobre que possibilitam conexões elétricas e mecânicas entre os componentes e a placa. Trilhas podem ser roteadas a partir dos pads por toda a PCB, e eles também ajudam a manter os pinos dos componentes no lugar com a aplicação de solda. Os pads são críticos porque:

• Garantem conexões elétricas fortes entre os componentes e as trilhas na PCB.
• Fornecem suporte mecânico para manter os componentes no lugar.
• Facilitam os processos de montagem e soldagem durante a fabricação.

Neste blog, exploraremos os diferentes tipos de pads usados no Design de PCB, sua importância na funcionalidade geral da placa e as melhores práticas para projetar e posicionar pads em sua PCB.

Tipos de Pads no Design de PCB

Os pads de PCB representam áreas de cobre em várias formas, como retangular, redonda, quadrada e outras. Existem dois tipos principais de pads comumente usados no design de PCB:

Pads de furo passante (THT):

São usados na tecnologia tradicional de furo passante, onde os terminais dos componentes passam por furos perfurados na PCB e são soldados no lado oposto. Esses pads têm cobre ao redor do furo em ambos os lados da placa. Existem dois tipos de pads de furo passante. Abaixo estão os tipos desses pads:

Pads de furo passante metalizado: Os pads PTH são pads com furos que são revestidos ou cobertos com material condutor, geralmente cobre, durante o processo de fabricação da PCB. O revestimento de cobre no furo cria um caminho condutor através da placa, conectando as camadas superior e inferior ou camadas internas. Esses pads podem ser usados para montar componentes com terminais, bem como para vias que conectam diferentes camadas de uma PCB. A parede interna do furo é coberta com uma camada de cobre, frequentemente visível ao inspecionar o furo.

Furo passante não metalizado: Os pads NPTH têm furos sem nenhum revestimento condutor. Os furos são simplesmente perfurados através da placa, e nenhum material condutor reveste o interior do furo. Eles fornecem um lugar para parafusos, fixadores ou pinos de alinhamento, mas não conduzem eletricidade.

Pads de montagem em superfície (SMD):

Os pads da tecnologia de montagem em superfície (SMT) são projetados para componentes que são montados diretamente na superfície da PCB sem a necessidade de furos. Os pads SMT são tipicamente menores e permitem designs mais compactos, o que é essencial para eletrônicos modernos. Aqui estão dois tipos principais de pads SMD:

Pads SMD BGA: A abertura da máscara de solda aplicada aos pads BGA define os pads SMD. Esses pads BGA têm aberturas de máscara de solda que são menores que os diâmetros dos pads que estão cobrindo. Isso é feito para reduzir os tamanhos dos pads de cobre da PCB.

Pads NSMD: A máscara é criada de tal forma que um espaço é criado entre a máscara de solda e a borda do pad.

Design de Pad PCB Manual e Automático:

O Design de Pad PCB manual inclui o design da forma de pad necessária com a ajuda de ferramentas de software de design de PCB. Isso pode ser representado com a ajuda de fórmulas e datasheets para tamanho e forma gerais de pad.

Procedimentos operados manualmente são propensos a erros porque os fabricantes não seguem especificações como em sistemas automatizados. Isso leva ao design de tamanhos e formas de pads de pcb, o que resulta em resultados indesejáveis como:

• Rompendo o furo passante
• Junta de solda insuficiente
• Peças flutuantes
• Peças tombando (tombstoning)

Portanto, a maioria dos softwares de design usa um assistente de design automático para criar pads e footprints de componentes.

Métodos de Design e Desenvolvimento de Pad PCB?

O design e desenvolvimento de PCB envolvem a criação do layout da placa, seleção dos componentes apropriados e design das interconexões entre eles. Diferentes componentes vêm com diferentes configurações de pinos, números e tipos de encapsulamento. A área de metal descoberta em uma placa de circuito impresso onde o terminal do componente é soldado é conhecida como pad de PCB. Alinhar esses pads cria o modelo de footprint do componente no design de PCB. O design do pad envolve dois fatores principais:

1. Design do símbolo
2. Design do footprint

Estamos usando o EasyEDA para o design por causa de sua biblioteca de código aberto e ambiente online.

Design do Símbolo:

Abra o EasyEDA e vá para o Editor de Esquemático. Abra o Editor de Símbolo no menu superior, clique em Libraries > Create Symbol.

• Use as ferramentas de desenho como Retângulo, Linha e Pino da barra de ferramentas esquerda para criar a representação visual do seu componente.
• Adicione pinos selecionando a ferramenta "Pin" e posicionando-os no seu símbolo. Certifique-se de numerá-los de acordo com a datasheet do componente.
• Rotule os pinos com números e nomes para corresponder às especificações do componente.
• Clique com o botão direito no símbolo e escolha Properties. Aqui, você pode inserir o nome, descrição e outras propriedades como designadores de referência (ex: R para resistores, C para capacitores).
• Quando seu símbolo estiver completo, clique em Save e nomeie seu símbolo adequadamente. Ele será salvo em sua biblioteca pessoal.

Design do Footprint:

Clique em Libraries > Create Footprint para abrir o editor de footprint.

• Ajuste sua grade para um tamanho apropriado dependendo do componente que você está projetando. Certifique-se de estar trabalhando na Camada Superior para componentes SMD ou nas Camadas Superior/Inferior para componentes de furo passante.
• Use a Ferramenta de Pad para pads de furo passante ou a Ferramenta de Pad de Montagem em Superfície para pads SMD. Este é um assistente que desenha e cria o símbolo instantaneamente de forma automática.
• Posicione os pads de acordo com a configuração de pinos do componente da datasheet. Certifique-se de que o tamanho, forma e diâmetro do furo (para THT) correspondam às especificações do fabricante.
• Use a Ferramenta de Linha e Ferramenta de Texto para adicionar marcações de silkscreen como contornos de componentes e designadores de referência.
• Certifique-se de que o contorno corresponda às dimensões reais do seu componente. Após completar o footprint, clique em Save para armazená-lo em sua biblioteca pessoal.

Após criar o símbolo e o footprint, você pode vinculá-los abrindo o símbolo, indo para Properties e escolhendo o footprint correspondente de sua biblioteca. Para saber mais sobre diferentes pacotes veja nosso artigo detalhado.

Design de Via no Pad?

Onde quer que o espaço seja limitado em padrões HDI, é necessário colocar vias nos pads. Vias convencionais vêm com sinais e trilhas roteadas longe do pad e da via. Via-in-pad reduz o espaço usado pelo roteamento de trilhas para reduzir o formato do componente de um pad de PCB. Esses pads são usados para elementos BGA com passos menores que 0,5 mm. A JLCPCB introduziu recentemente essa nova abordagem de design que pode ser testada fabricando as PCBs, o orçamento pode ser feito diretamente.

O que é Plugamento de Via na PCB?

O plugamento de via é um método para preencher vias com resina ou fechá-las com máscaras de solda. Este método difere do tenting de via porque a resina ou máscara de solda não preenche o furo da via. Ela apenas fornece cobertura. Essa técnica é empregada para proteger as vias do fluxo indesejado de solda durante o processo de soldagem. A solda pode fluir para dentro da via a partir dos pads quando a via não está plugada. Isso leva à criação de junções de solda indesejadas.

Quais Fatores Ditam o Tamanho dos Pads na PCB?

O tamanho dos pads de PCB é determinado por fatores como forma e tamanho do componente, tipo e qualidade da placa, capacidades do equipamento de montagem, tipo e capacidades do processo usado, e o nível e padrão de qualidade necessários. Alguns espaçamentos e tolerâncias desempenham um papel importante aqui, que geralmente podem ser encontrados no final da datasheet do componente.

Ao projetar o tamanho dos pads, deve-se considerar o espaçamento e tolerâncias de tamanho do componente, requisitos de tamanho da junta de solda, precisão da placa, estabilidade e processabilidade (ex: precisão de posicionamento e colocação), e o tamanho do substrato da placa.

Considerações de Design de Pad de PCB:

Ao projetar pads, vários fatores precisam ser considerados:

• Tamanho e Forma: O pad deve ser grande o suficiente para suportar o terminal do componente e permitir soldagem eficaz, mas não tão grande que desperdice espaço valioso na placa.
• Espaçamento: O espaçamento adequado entre os pads garante que não ocorram curtos-circuitos devido a pontes de solda.
• Material: Os pads são geralmente feitos de cobre e são revestidos com materiais como ouro ou prata para melhor soldabilidade e resistência à corrosão.

Conclusão:

Os pads são integrais ao processo de Design e Desenvolvimento de PCB. Essas pequenas áreas condutoras são críticas para conectar componentes ao restante do circuito e rotear sinais e energia entre eles. Os pads são vitais para a funcionalidade e confiabilidade da placa. Seja usando componentes de furo passante ou dispositivos de montagem em superfície, atenção cuidadosa ao design de pads é essencial para um layout de PCB bem-sucedido. Sem pads bem projetados, problemas de soldagem e falhas de conexão podem ocorrer, levando a eletrônicos com mau funcionamento. Portanto, domrar o design de pads é um passo-chave para criar placas de circuito impresso eficientes e duráveis.