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Diseño Via Hole

Jeffrey Beauchamp, NCAB

01/12/2021
Recientemente he observado un aumento del número de diseños defectuosos, y quisiera exponer lo siguiente a modo de consejo para el sector. Imagínese que es usted una empresa emergente. Ha dedicado un año a diseñar un producto de principio a fin. Ha construido los prototipos; fue preciso superar algunos escollos en el proceso, pero el producto final es perfecto.

Finalmente está listo para la producción a gran volumen. Después de haber calculado el precio de su placa sondeando a múltiples proveedores, descubre que, debido a un error de diseño, no será posible producir la placa a grandes volúmenes. O, al menos, no lo será sin pagar un aumento de hasta cinco veces más los costes inicialmente previstos. ¿Por qué? Porque un taladro vía es 0,025 mm (0,001 pulgadas) más pequeño de lo que puede conseguirse eficientemente en muchas plantas de producción. Debido a la densidad de este diseño, no se puede simplemente incrementar el tamaño sin reducir el espaciado más allá de los límites de fabricación en muchas áreas. Tiene dos opciones: empezar de cero y rediseñar la placa o pagar el aumento del coste de una fabricación especial. Esta situación podría ser negativa para una compañía de cualquier tamaño, no solo para una empresa emergente.

Explicado de otro modo: existe un término medio donde algunos de los diseños multicapa presentan los atributos de interconexión de alta densidad (HDI, High Density Interconnect), sin llegar a incorporar vías ciegas, enterradas o microvías. Así que técnicamente sigue siendo de una multicapa, pero posee características que superan las capacidades de la mayoría de fábricas de placas multicapa, y en muchos casos incluso de numerosas fábricas HDI en el extranjero. El gran problema que observamos es un nivel de densidad que requiere un tamaño de taladro terminado inferior a 0,152 mm (0,006 pulgadas) o un tamaño de perforación inferior a 0,2 mm (0,00787 pulgadas). Esto marca el límite mínimo del taladrado mecánico en la mayoría de plantas de producción en el extranjero. Cualquier valor inferior excede las capacidades de la mayoría de fábricas.

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NCAB y nuestras fábricas para prototipos pueden realizar taladros mecánicos de hasta 0,1 mm (0,004 pulgadas). Este límite más bajo se debe, en parte, al hecho de que las fábricas de China, incluso las de bajo y gran volumen (HMLV), están preparadas para la producción en masa. Así pues, cuando taladran la placa, en realidad están taladrando un conjunto de paneles de producción apilados. No quieren taladrar un único panel cada vez, ya que esto es ineficiente. Las fábricas "especializadas" de EE UU y Europa no están preparadas para la producción en masa, así que están equipadas y capacitadas para taladrar —si bien de modo ineficiente— en paneles de uno en uno.

Estos ejemplos implican siempre un diseño existente y casi siempre con un nivel de densidad que no permite al Pad (almohadilla) de la vía adaptarse a nuestro tamaño de taladrado mínimo.

En el caso de las vías, casi nunca hay elementos que se introduzcan dentro del propio taladro, de modo que no es un atributo crítico del diseño. Esto significa que la vía puede ser de 0,127, 0,152 o 0,178 mm (0,005, 0,006 o 0,007 pulgadas, respectivamente) sin que ello afecte

realmente a la placa terminada, ya que solo ayuda a alcanzar una mayor densidad del diseño. Y esto está muy bien si obedece a un requisito estricto. Pero en la mayoría de los casos, es absolutamente innecesario. La diferencia entre 0,025 mm y 0,05 mm (0,001 y 0,002 pulgadas), si no existe espacio alrededor de los Pads (almohadillas) para acomodar un mayor tamaño de taladro terminado, en un mayor annular ring y un mayor tamaño de broca, podría fácilmente cuadruplicar con creces el coste del PCB.

Siempre que su diseño tenga un tamaño de agujero de vía inferior a 0,152 mm (0,006 pulgadas), debería hablar con su proveedor de placas antes de finalizar el diseño. Ya que esto podría imposibilitar la producción en masa a un menor coste.

Pensamos que, en algunos casos, el diseñador podría estar utilizando directrices para una fábrica específica sin percatarse de que dichas directrices están empujando los límites más allá de las métricas de la industria. No aconsejo este enfoque al adentrarse en ámbitos avanzados. NCAB ha creado métricas sobre promedios que abarcan una sección transversal de capacidades del sector, incluidas varias docenas de diversas fábricas. Las directrices también especifican claramente cuándo una característica es general, moderada o avanzada. Si hace uso de esta herramienta, se situará en una posición excelente: existen altas probabilidades de que la placa se construya de forma eficiente. Por otro lado, ¿y si fuera necesario trasladar la placa a otra fábrica? De nuevo, estará en una posición inmejorable para encontrar sin problemas otra fábrica para la placa.

La conclusión, para acertar desde el principio, cuando diseñe placas con características avanzadas debería involucrar siempre al proveedor de placas de circuito impreso (PCB, Printed Circuit Board) en la fase más temprana posible del proceso. Un simple y pequeño ajuste en el diseño puede marcar una gran diferencia.

No dude en ponerse en contacto con NCAB Group Iberia para cualquier consulta sobre PCB, estaremos encantados de atenderle.

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