¿Por qué se chapan los agujeros pasantes en las placas de circuito impreso?

Question

Según tengo entendido, los agujeros pasantes de las placas de circuito impreso suelen estar chapados, de ahí el término PTH. Dejando que el rojo denote cobre, la primera figura muestra un agujero pasante que está chapado, y la segunda figura muestra uno que no lo está. La línea negra gruesa es el pin de un componente, mientras que la plata denota la soldadura aplicada. No consigo entender por qué es necesario el chapado de cobre (también conocido como barril), ¿alguien puede explicar por qué?

Con chapado pasante:

Sin pasar por el chapado (¿por qué no es la norma?) :

Answer 1

Para que su esquema conecte la capa superior y la inferior, deben cumplirse AMBAS condiciones:

1. La almohadilla en la parte superior debe ser accesible y debe ser soldada (por separado).
2. La almohadilla de la PARTE INFERIOR debe ser accesible y debe ser soldada (por separado).

En muchos casos, la almohadilla superior de un componente con orificio pasante NO es accesible porque el cuerpo del componente la cubre. Por lo tanto, no es práctico.

En la mayoría de los casos, no hay ningún cable de componente en el que deba pasar de un lado a otro. Insertar trozos cortos de cable y soldar AMBOS LADOS simplemente no es práctico ni siquiera para el montaje manual, por no hablar del montaje automatizado del que provienen prácticamente todos los equipos modernos.

El esfuerzo se duplica si se requiere soldar en AMBOS lados de un componente con orificio pasante. Esto requiere el doble de tiempo de montaje y aumenta enormemente las posibilidades de error de montaje. Simplemente no es razonable a ningún nivel.

Answer 2

Su primera imagen no es del todo exacta. La soldadura también debería adherirse al chapado en el agujero, y no sólo conectarse a las capas superior e inferior de metal. Es decir, el chapado ofrece una mejor estabilidad mecánica y una mayor resistencia de la unión debido a la mayor superficie disponible para la soldadura.

Answer 3

Si tiene agujeros pasantes, las pistas de ambos lados de la placa (y cualquier capa interna) se conectan sin ninguna otra acción.

Los agujeros destinados exclusivamente a este fin se denominan "vias" y pueden ser más pequeños que los agujeros normales para los cables de los componentes.

Esto hace que la fabricación de cualquier placa demasiado compleja para ser de una sola cara, sea más fácil y, por lo general, mucho más barata de lo que sería posible de otro modo, ya que no se requiere ningún esfuerzo adicional, como la inserción de cables de puente o la soldadura en ambos lados.

También facilita mucho el diseño y la disposición de las placas de doble cara, ya que no hay que esforzarse por minimizar el número de pistas en la "otra" capa, ni minimizar el número de puentes, ni asegurarse de que los cruces entre capas no estén debajo de los componentes.

Y eso permite aumentar la densidad de la placa y utilizar placas más pequeñas, carcasas más baratas, etc.

También permite al fabricante de placas de circuito impreso realizar una "prueba de placa desnuda" de cada una de estas interconexiones antes de añadir cualquier componente, eliminando así muchos defectos. (Algunos fabricantes de placas de circuito impreso realizan las pruebas de placa desnuda de forma gratuita).

Los agujeros chapados le ofrecen todo esto antes de considerar cómo soldar realmente un componente a la placa de circuito impreso, aunque también ofrece ventajas en este aspecto...

Answer 4

La mayoría de las placas de circuito se sueldan con máquinas. La onda de soldadura en el caso de las placas con agujeros pasantes. La ola de soldadura es una ondulación en la superficie de la soldadura fundida por la que se arrastra la placa mediante un transportador. Pasa por encima de todos los pads y cables recortados en la parte inferior de la placa. No se suelda la parte superior de la placa. La soldadura de los cables en la parte superior no sólo requeriría que fueran accesibles, sino que requeriría mano de obra para soldar cada uno de ellos. Esto no sería rentable en el caso de cantidades de producción - cualquier pequeño ahorro en las placas se vería empequeñecido por el trabajo manual necesario, por no mencionar el coste de una restricción de diseño que requiere que todos los cables sean accesibles en la parte superior (piense en conectores, condensadores electrolíticos, zócalos de CI, etc.) - lo que significa placas más grandes, carcasas más grandes, más embalaje, más costes de envío, más espacio en las estanterías, etc.

Así que el estándar para las placas de 2 capas es el chapado de los agujeros, y con un pequeño coste adicional puedes tener agujeros sin chapar como mencionas. Es una operación adicional, por lo que cuesta más, ya que los agujeros tienen que ser perforados después de la operación de chapado. Probablemente la mayoría de los tableros tienen algunos agujeros sin chapar, y tienden a ser mejores para cosas como clavijas prensadas porque las dimensiones son más controladas.

No hay nada que te impida pedir placas con agujeros sin chapar por todas partes si te gusta la soldadura extra (aunque pueden pensar que te has equivocado y "corregirlo" por ti si hay almohadillas conectadas a ambos lados de un agujero) pero no ahorrarás dinero.

Answer 5

La mayor parte de la electrónica moderna tiene alguna medida de componentes SMD (montados en superficie), los cables de las piezas SMD están planos y no atraviesan la placa. Los agujeros pasantes chapados son una forma práctica de unir la parte superior con la inferior. De este modo, las capas superior e inferior vienen conectadas de fábrica, por lo que no tienes que conectarlas tú mismo. También son una buena vía de baja resistencia térmica cuando se quiere utilizar la placa como disipador (el viejo FR4 es un disipador terrible). Donde los PTHs son realmente útiles es cuando tienes más de dos capas y necesitas conectarlas o cuando tienes partes con almohadillas realmente pequeñas que necesitan ser conectadas a otra capa, almohadillas demasiado pequeñas o demasiado numerosas para conectarlas manualmente (el parque OSH te hará felizmente una PCB de 4 capas con agujeros de 0,25mm con almohadillas de 0,45mm, y eso es a precios de aficionado, las cosas de TI de vanguardia pueden tener 10-20 capas y agujeros de menos de 0,1mm de ancho que sólo van a parte de la PCB). Usted no tienen utilizar PTH, pero la tecnología está en una fase en la que sólo añade un pequeño porcentaje al coste total de una placa fabricada por un profesional.