La guía más completa que necesita sobre el anillo anular de PCB

El anillo anular de PCB es una de las mayores preocupaciones a las que se enfrentan muchos diseñadores de PCB. Si bien puede estar 100% seguro de haber colocado su vía en el medio de la plataforma, existen posibilidades de tangencias y rupturas. Este artículo trata sobre anillos anulares de PCB.

Aborda los desafíos en el diseño de anillos anulares de PCB y sus soluciones, así como la importancia del tamaño del anillo anular de PCB. Con este artículo, espera aprender mucho. Desde aquí, encontrará una guía detallada de diseño de anillos anulares de PCB. Como lector, comprenderá los desafíos relacionados con los anillos anulares de PCB. Más aún, estará en una mejor posición para resolver los problemas que enfrenta durante la etapa de diseño.

(Imagen de PCB con anillos anulares)

1. ¿Qué es el anillo anular de PCB?

Un anillo anular es un área de la almohadilla de cobre que se asienta alrededor de un orificio terminado y perforado. El punto muerto aquí es que el revestimiento de cobre del orificio pasante. En todo alrededor de esta vía, debe haber suficiente cobre. Suficiente cobre permite la formación de conexiones fiables entre la vía y las trazas de cobre. Esto es común, especialmente en PCB multicapa.

Por lo tanto, el objetivo principal de los anillos anulares es establecer conexiones excelentes, especialmente en PCB multicapa. En otras palabras, los anillos anulares sirven como anclajes para la placa de circuito impreso. El diámetro mínimo de los anillos anulares depende de las capacidades de un ensamblador de PCB. El diámetro del agujero varía según la naturaleza y si se trata de galvanoplastia. Los círculos pequeños ponen en peligro la vía. Los anillos pequeños dan como resultado lo que se conoce como brotes anulares.

2. La estructura del anillo anular de PCB

En matemáticas, un anillo es un objeto en forma de anillo. Es una región que tiene un entorno de dos círculos concéntricos. Lo mismo es cierto cuando se trata de placas de circuito impreso. De manera equivalente, un anillo anular es una diferencia entre dos círculos o discos concéntricos. En forma de adjetivo, es un anular, de la misma manera que un eclipse anular.

En las placas de circuito impreso, los anillos anulares son en su mayoría de estructura circular. Es importante señalar que cuanto mayor sea el marchitamiento del anillo anular, mejor será la conexión de cobre alrededor del orificio de perforación. Si desea evitar las posibilidades de rupturas, debe aumentar el tamaño del anillo anular.

(PCB que representan la estructura circular de los anillos anulares)

3. La importancia del anillo anular de PCB

Los anillos anulares de PCB son esenciales en un circuito impreso porque dan espacio para conexiones eléctricas confiables en una placa de circuito. Sin anillos anulares, no habrá las conexiones eléctricas deseadas en una placa de circuito. En una placa de circuito impreso, los problemas relacionados con los anillos anulares pueden ser problemáticos y pueden afectar en gran medida la continuidad de la traza. Además, puede afectar negativamente la funcionalidad de toda la placa.

Desafortunadamente, algunos diseñadores no toman en serio la importancia de los anillos anulares. Algunos diseñan PCB con anillos anulares de forma fea. Hacerlo es un gran problema que puede afectar los asuntos relacionados con la continuidad de la traza. Al taladrar anillos anulares, la precisión es esencial, por lo que la perforación no debe estar fuera de lugar. Si tal es el caso, entonces habrá tangencia de anillo anular. La tangencia del anillo anular es un problema que afecta negativamente la funcionalidad de una placa de circuito.

(anillos anulares de PCBs y otros componentes eléctricos)

4. ¿Cómo calculamos el anillo anular de PCB

Si bien es cierto que los fabricantes de PCB son responsables de fabricar diseños precisos, los diseñadores también juegan un papel muy importante. Los diseñadores importan cuando se trata de crear diseños del tamaño correcto. Sin los tamaños de anillo anular correctos, la funcionalidad general de la placa está en riesgo. Asegurarse de los tamaños de anillo anular correctos lo salvará de dolores de cabeza más adelante.

Calcular el anillo anular de PCB no es tan difícil como puede imaginar. El mejor ancho de anillo anular es la diferencia entre el diámetro del orificio terminado y la almohadilla de cobre dividida por dos. Supongamos que el diámetro de la almohadilla es de 22 mils y el diámetro del orificio es de diez mils. Si es así, entonces el anillo anular se calcula de esta manera:(22 -10) /2 =6 mils.

4.1 Determinar el tipo según necesidades

Los PCB encuentran un gran uso en muchas aplicaciones en función de sus altos puntos de ebullición y sus propiedades de aislamiento eléctrico. Encuentran un uso intensivo en equipos de transferencia de calor, eléctricos e hidráulicos. Últimamente, puede encontrar el uso de PCB en electrodomésticos, equipos militares y médicos. Al calcular el anillo anular de PCB, debe tener en cuenta dónde encontrará su uso. El tipo de anillo anular depende de las necesidades de su PCB.

Si su placa de circuito impreso requiere requisitos especiales, es posible que necesite anillos anulares de PCB de alta calidad. El Instituto de placas de circuito impreso enumera tres clases esenciales de PCB. Hay productos de PCB Clase 1, 2 y 3; los de nivel 3 encuentran una gran aplicabilidad en lugar de los productos de Clase 1 y Clase 2. Por esta razón, los requisitos del anillo anular Clase 3 son ligeramente diferentes. Los tamaños de sus almohadillas deben ser lo suficientemente grandes como para acomodar el diámetro de la vía.

4.2 Criterios de diseño del anillo anular de PCB

Sin los criterios de diseño correctos para los anillos anulares de PCB, puede terminar con una placa con una funcionalidad deficiente. Ayudaría si hiciera todo bien para que su equipo funcione como lo desea.

Teóricamente, el mejor anular se puede lograr perforando correctamente en el centro de la vía. En un sentido real, la precisión de la perforación depende del equipo que utilice el fabricante.

Los fabricantes de placas de circuito impreso tienen tolerancias específicas para diseñar anillos anulares de PCB. En su mayoría, son alrededor de cinco millas. Idealmente, los diseñadores prefieren ubicar los anillos anulares en el punto muerto del tablero. La razón de esto es asegurar una excelente conectividad entre las capas y las vías. Durante la etapa de diseño, es esencial contar con un ajuste adecuado del anillo anular.

Para diseños densos, entonces es vital tener tamaños de anillos anulares más pequeños. La razón de esto es que vía, o la almohadilla ocupará espacios pequeños.

4.3 Fórmula de cálculo

La fórmula de cálculo de los anillos anulares de PCB no es tan complicada como podría pensar. Desafortunadamente, sin embargo, muchas personas no son conscientes de llegar a tales cálculos. Por motivos de creación de vía, significa que el orificio perforado requiere un cerco de cobre. El anillo de cobre es el tamaño de vía o el diámetro exterior. De acuerdo con los estándares IPC-2221A, el cálculo del tamaño mínimo del anillo anular de PCB es el siguiente:

Anillo anular mínimo =(Borde del anillo mínimo) * 2 + (Tolerancia) + (Tamaño del orificio)

El anillo de PCB anular es (diámetro de la almohadilla - el orificio) /2. Suponga que tiene un diámetro de almohadilla de 20 mils y un diámetro de orificio de 10 mils. Por esta razón, el ancho del anillo anular será de 20 – 10 =5 mils.

Si sabe que tiene una pastilla en particular con un anillo anular de 8 mils, entonces el diámetro de la pastilla es 8*2. Eso será igual a 16 millas. Como puede ver, la fórmula de cálculo de los anillos anulares de PCB no es un proceso complicado.

4.4 Anillo anular mínimo

Debe prestar atención al ancho mínimo del anillo. Es importante tener en cuenta que hay un anillo anular mínimo en las capas interna y externa de una PCB. La mayoría de los diseñadores acuerdan un anillo anular mínimo de 0,1 mm en las capas internas de una PCB. Además, la mayoría de los diseñadores de PCB están de acuerdo con 0,05 mm como anillo anular mínimo en la capa exterior.

Si desea lograr los mejores y más deseables anillos anulares mínimos, deberá considerar algunas cosas. Pero lo más importante es asegurarse de trabajar con un diseñador que valore el diseño para la fabricación (DFM). Con DFM, adquirirá PCB con el tamaño mínimo del anillo anular.

4.4.1 ¿Cuál es el anillo anular más pequeño?

A veces, en función del espacio reducido de los elementos cercanos, los diseñadores eligen hacer pequeños anillos anulares de PCB. Es importante tener en cuenta que los anillos anulares pequeños aumentan las posibilidades de que las vías perforadas estén cerca de los bordes de los anillos anulares.

En el peor de los casos, la vía perforada puede salirse del anillo anular. Esto puede equivaler a una conexión de rastreo rota. Mucho peor, puede resultar en una relación frágil, afectando la funcionalidad de la junta. El anillo anular más pequeño es -1mil. Desafortunadamente, eso no es lo ideal porque aumenta la posibilidad de un gran avance.

4.4.2 Cómo calcular el anillo anular más pequeño

Como se señaló anteriormente, estimar el tamaño del anillo anular no es algo difícil como tal. De nuevo, cuanto más pequeño sea el anillo anular, mejor. Los anillos anulares pequeños son excelentes cuando se trata de ahorro de costos. Al igual que el cálculo del anillo anular máximo, lo mismo es calcular casi con precisión el anillo anular más pequeño. Para calcular el anillo anular más pequeño, debe tomar la dimensión de cobre y restarla por el diámetro del taladro. La cifra que se debe dividir por dos. La mayoría de los diseñadores de PCB están de acuerdo en que el anillo anular más pequeño debe ser de 0,050 mm.

(PCB con el mismo ancho de tamaño de anillo anular)

5. ¿Cuál es la diferencia entre el anillo anular de PCB y el orificio pasante?

Hay una diferencia entre el anillo anular de PCB y el orificio pasante que vale la pena señalar. El área entre la almohadilla de cobre y el borde de la vía perforada es un anillo anular. Como se dijo anteriormente, si el ancho del anillo anular es grande, entonces mejor. Si lo hace, puede proporcionar conexiones para vías perforadas. En placas de circuito impreso específicas, los anillos anulares son casi del mismo tamaño.

Cuando se trata de PCB, a menudo escuchará el término orificio pasante. También escrito como "agujero pasante", se refiere a un esquema de montaje aplicable para componentes electrónicos. Implica el uso de cables en elementos insertados en agujeros perforados en la PCB. Es importante señalar que el orificio pasante es una de las tecnologías más antiguas. Sin embargo, hay razones válidas para usarlo. Por ejemplo, el orificio pasante es ideal para los aficionados. Viene con un poco de alboroto y algunos errores de generar puentes accidentalmente.

(Una máquina perforadora de anillos anulares de PCB)

6. Anillo anular exterior (OAR) y anillo anular interior (IAR)

Un anillo anular externo (OAR) es diferente del anillo anular interno (IAR), como se explica a continuación. Ambos son diferentes en términos de terminologías y su cálculo.

6.1 Qué hace que el anillo anular exterior

Un anillo anular exterior consta de una almohadilla de cobre. La almohadilla de cobre es el material esencial que encontrará en un anillo anular exterior.

Cómo calcular

Calcular el Anillo Anular Exterior es un proceso fácil. El anillo anular exterior es 1/2 (El diámetro de la almohadilla exterior). He aquí un claro ejemplo de cómo calcular el anillo anular exterior:

REMO =(diámetro de la almohadilla de cobre – TAMAÑO DE LA HERRAMIENTA)/2. Así es como se logran tales medidas. TOOLSIZE =END SIZE + 0,10 mm para orificios PTH + 0,00 mm para todos los orificios NPTH.

6.2 ¿Qué es un anillo anular interior

El anillo anular interno (IAR) es el área que se encuentra entre el orificio de soldadura y el borde de la capa exterior de la almohadilla de soldadura. Es tan simple como eso. Mucho mejor, no es un proceso difícil calcular el anillo anular interno de una PCB. Todo se explica a continuación:

Cómo calcular

El anillo anular interno es 1/2 (diámetro de la almohadilla de la capa interna – ). Para calcular el anillo anular interno, debe tomar el diámetro de la almohadilla de cobre menos el TOOLSIZE. Después de eso, debe dividir la cifra que obtiene por 2. TOOLSIZE =END SIZE + 0,10 mm para todos los orificios PTH + 0,00 mm para todos los orificios NPTH.

Suponga que desea calcular el IAR en una almohadilla de cobre de 0,60 mm con un orificio terminado que consta de un diámetro de 0,25 mm. Por tanto, el IAR será el siguiente:

0,60 mm – (0,25 mm + 0,10 mm) /2. Esto será igual a 0,60 mm – 035 mm / 2 =0,250 mm/2. El resultado es 0,125 mm.

(anillos anulares internos y externos de PCB)

7. ¿Qué es el anillo anular en forma de lágrima?

Cuando se trata de la fabricación de PCB, es posible que se encuentre con el término lágrima. El nombre viene basado en su forma. Las lágrimas ocurren principalmente durante el proceso de perforación. Durante la perforación, las posibilidades de desalineación de las brocas son comunes. En este caso, una broca puede eliminar una gran cantidad de cobre de las uniones de una placa de circuito impreso.

Esto puede provocar conexiones de seguimiento rotas o una conexión delgada. Pero es importante señalar que las lágrimas juegan un papel esencial en los PCB. La mayoría de los diseñadores los utilizan para evitar microfisuras. Las microfisuras ocurren principalmente en la conexión de la almohadilla y la pista. Pero el objetivo principal de las lágrimas es garantizar la integridad durante la producción de PCB.

Esto es cierto, especialmente en los casos en que la broca se desalinea durante la perforación. Hay otras razones por las que los diseñadores de PCB usan lágrimas. Algunas de las razones más importantes incluyen las siguientes:

• Minimiza el riesgo de agrietamiento.
• Mejoran significativamente la resistencia al choque térmico de los equipos.
• Minimiza el estrés térmico y mecánico y en los lugares donde el rastro se une a la almohadilla.
• Ayuda a ampliar la tolerancia del fabricante de PCB del taladro a la almohadilla. Esto hace que la producción de una placa de circuito sea más cómoda.
• Reduce drásticamente las posibilidades de agrietamiento.
• Las lágrimas también hacen que las placas de circuito sean más robustas mecánicamente.

8. Problemas comunes del anillo anular de PCB

Hay muchos problemas de anillos anulares de PCB que vale la pena señalar. Muchos diseñadores los enfrentan casi a diario. Estos problemas son comunes ya que cada fabricante utiliza diferentes materias primas, mano de obra y tácticas de diseño. Si bien existen muchos problemas, algunos de los más comunes incluyen los siguientes:

Anillo anular no deseado

Los anillos anulares no deseados son problemas comunes de PCB. Si el tamaño de la almohadilla tiende a ser pequeño, puede fallar. La razón de esto es que el orificio de perforación consumirá mucho espacio en las almohadillas. Para que los diseñadores eviten esto, es necesario crear prototipos.

La creación de prototipos garantiza la evitación de anillos anulares no deseados antes de la producción completa. Con los prototipos, es posible detectar errores antes de la producción en masa.

Tangencia

La tangencia anular del anillo de PCB es otro problema común que enfrentan los diseñadores de PCB. En el momento en que un taladro no alcanza la marca deseada, el orificio resultante se aproxima al tamaño de la almohadilla. En el momento en que la mancha llega a tocar el borde del lugar, se produce una tangencia de anillo anular.

Si la perforación se desvía más, entonces es peligroso. Tal provoca casos de brotes. Si quieres evitar las tangencias, debes asegurarte de que el taladrado sea perfecto. Su taladro debe dar en el blanco. La precisión de la perforación debe estar en el punto.

Ruptura

Las rupturas también son problemas comunes de los anillos anulares de PCB. Las rupturas anulares ocurren en el momento en que la vía perforada no obtiene el cerco deseado por la plataforma. En su mayoría, las rupturas ocurren cuando el proceso de laminación hace que partes de una PCB se alejen de donde deben sentarse.

¿Quieres evitar casos de vuelos? Si es así, debe asegurarse de que el ancho del anillo anular sea ideal. Como se mencionó anteriormente, el ancho del anillo anular es el diámetro de la almohadilla, el diámetro del orificio / 2.

(Ruptura de anillo anular en una PCB)

9. Probabilidad de ruptura dibujada por el anillo

9.1 ¿Qué es la ruptura del anillo anular (causas)

Varias causas pueden hacer que los anillos anulares de una PCB se rompan. En la mayoría de los casos, se debe al envejecimiento de una placa de circuito. Las placas que son viejas o funcionan durante demasiado tiempo son propensas a la ruptura del anillo anular. Con la edad, tenga la seguridad de la ruptura de un componente. Además, la eliminación de la humedad del anillo anular es otra razón para la ruptura.

La contaminación de los orificios durante el proceso de fabricación es otra razón para la ruptura del anillo anular. Se conocen otras causas que provocan la fractura de los anillos anulares. Se sabe que una tensión mecánica excesiva provoca la fisuración de los anillos anulares. Sin embargo, no todo está perdido ya que hay formas de evitar instancias de ruptura en los anillos anulares.

9.2 ¿Cómo podemos evitar

Hay varias formas de asegurarse de evitar casos de ruptura del anillo anular. En primer lugar, debe asegurarse de que el tipo de material que utiliza sea de la más alta calidad. Además, debe asegurarse de trabajar con fabricantes calificados. Si obtiene sus PCB de fabricantes experimentados, tenga la seguridad de que no hay posibilidades de que se rompa el anillo anular.

También es posible que deba reemplazar sus PCB, especialmente si son viejos. Asegúrese de no someter sus PCB a un estrés mecánico excesivo. Para estar seguro, asegúrese de que no haya contaminación del orificio. Asegúrese de que el proceso de fabricación siga todos los procedimientos para evitar estos casos.

10. Habilidades de ajuste del tamaño del anillo anular de PCB

Si los tamaños de sus anillos anulares están fuera de lugar, podría significar problemas en su placa de circuito. Los anillos anulares que no tienen el tamaño deseado no funcionarán según lo previsto. Se producen problemas con el tamaño del anillo si la perforación no es precisa. Pero cambiar los tamaños de anillos anulares de PCB requiere algunas habilidades especiales. Esto es fácilmente posible, especialmente si tienes algunas herramientas.

Las mejores herramientas son las que están disponibles en Cadence y son excelentes para diseñar PCB y análisis. Si utiliza el diseñador de PCB de OrCAD, podrá obtener los tamaños de anillo anular deseados. Todo lo que tiene que hacer es introducir la almohadilla deseada y la longitud del orificio. Tienes que hacer esto durante el diseño del diseño de PCB.

Resumen

El toroide es muy importante en la PCB. Actúan como nodos de interconexión, operando entre diferentes capas de la PCB. Sin anillos anulares, las PCB no funcionarán según lo previsto. Desafortunadamente, muchos diseñadores de PCB no lo hacen bien cuando se trata de anillos anulares. Muchos no logran obtener el ancho correcto, mientras que otros terminan con desafíos de ruptura de anillos anulares.

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