Tamanho da Broca de PCB, Quando faz dispositivos eletrónicos a partir do zero, terá que eventualmente fazer alguns orifícios.
Apenas há algumas décadas atrás, usavam-se brocas simples para fazer orifícios em PCB.
As pessoas posicionavam as placas e depois puxavam uma alavanca para fazer a perfuração.
Moviam então a placa para a posição seguinte e repetiam o processo.
Usavam a broca que tinham à mão.
Estes suportes de perfuração eram grandes com quase todas as brocas de perfuração de tamanho padrão, cujos desvios geravam trabalho adicional.
Ao longo do tempo, o tamanho e a complexidade da montagem de PCB tornaram os métodos tradicionais de perfuração obsoletos.
Agora, temos brocas de PCB de tamanho padrão para tornar o processo mais fácil.
Estas brocas encaixam-se bem nas máquinas CNC automáticas padrão, permitindo que os circuitos impressos sejam eficazes e consistentes.
Neste guia, vai aprender sobre os tamanhos de brocas e como escolher o tamanho adequado às suas necessidades.
Tamanhos de Broca de PCB
Os PCB de hoje tendem a ter mais de 10.000 orifícios de perfuração de diferentes tamanhos.
Ao mesmo tempo que as ferramentas CNC modernas e automatizadas permitem-lhe usar qualquer tamanho de broca que queira sem qualquer esforço extra, os tamanhos padrão de perfuração fazem com que seja um processo bastante simples.
A preparação de um PCB em branco requer uma compreensão da finalidade, construção e manutenção do produto acabado.
Nem todos os PCB são grossos o suficiente para se poder usar uma broca qualquer.
É importante manter os tamanhos de perfuração proporcionais à sua placa ou a relação entre a espessura e o tamanho recomendado do orifício de perfuração.
Por exemplo, uma placa de aspeto de 3 a 1 (3:1) tem 1,57 mm de espessura e pode suportar orifícios de perfuração de 0,51 mm de diâmetro.
Além da proporção de aspeto, as vias também determinam os tamanhos de broca que você precisa.
Os vias MTH de PCB banhados vêm em todas as formas e tamanhos, dependendo da complexidade do circuito.
Pode usar brocas laser para fazer as mais pequenas até 1,52 mm, mas a maioria das construções vai precisar de pequenas “micro vias” cortadas numa máquina CNC.
Também vai precisar de brocas de vários tamanhos, porque alguns Vias vão servir apenas parcialmente se o seu projeto tiver várias camadas de placa.
Portanto, o objetivo é ter um PCB com brocas de PCB de tamanho padrão pré-construídas, ou pelo menos com algumas brocas padronizadas disponíveis caso pretenda perfurar a sua placa sozinho.
É que todos as vão querer.
Se está a construir um PCB para um cliente, ele vai exigir esses tamanhos e especificações padrão para que possa fazer ajustes conforme necessário.
Os não profissionais vão encontrar tamanhos padrão mais fáceis de trabalhar, representando isto uma vantagem para si.
Tamanhos normais de Broca de PCB
Felizmente, os fabricantes de PCB fornecem uma ampla seleção de perfurações e tamanhos de orifícios.
Alguns cobram por cada tamanho de broca usado, mas muitos fornecem tamanhos padrão sem alterações de preço.
Alguns destes tamanhos padrão incluem:
Apesar do gráfico acima estar em polegadas, a especificação de padrão de PCB expressa tamanhos de perfuração nos milímetros.
Embora possa trabalhar com todos esses tamanhos, a certa altura pode não precisar deles em todos os projetos.
Se usar brocas muito grandes, vai desperdiçar solda e área de placa.
Se as suas brocas forem muito pequenas, não vai conseguir introduzir todos os componentes na sua placa.
Pode ainda encontrar outros problemas, incluindo o recheio.
A dica é fazer os seus orifícios 0,3 milímetros (mm) mais largos do que o seu componente.
Por exemplo, se o seu componente é de 0,4 mm, então você precisa de orifícios de perfuração de 0,7 mm de diâmetro.
Ajuda se também considerar os padrões específicos para as suas placas.
Segundo a especificação SSS, não deve ter mais de 500 orifícios na sua placa.
O máximo é de 2000 orifícios para DSS.
Conceção do PCB
Estas especificações são o coração de um bom desenho de PCB.
Fornecem a espessura e componentes padrão que deve usar num projeto.
No entanto, são apenas um aspeto de um bom desenho de PCB.
Quer você os faça num laboratório de tecnologia doméstico, ou num ambiente profissional, o desenho de PCB começa com um bom esquema e segue a partir daí.
O melhor é criar o diagrama de circuito esquemático do seu projeto muito antes de comprar a sua placa, componentes e brocas.
Este diagrama servirá como plano enquanto trabalha no projeto, colocando traços, vias, orifícios de perfuração e tudo o mais que o seu circuito precise.
Ao fazer o seu esquema, deve começar com os componentes antes de desenhar os fios.
Um bom esquema irá colar-se aos símbolos esquemáticos padrão, mas pode usar os símbolos que quiser, desde que seja consistente, e torná-los públicos.
De qualquer forma, deve considerar as pegadas e propósitos que os seus componentes precisam.
As pegadas de PCB definem a presença física de um componente na placa. Também definem onde você deve colocar as almofadas de cobre ou MHT.
O propósito de um componente é a sua função em todo o projeto. Pode colocar componentes com funções relacionadas na mesma área para reduzir o comprimento dos seus traços.
Deve então colocar estes grupos de área tanto quanto possível lineares, criando um fluxo de caminho direto de uma secção para a seguinte.
Uma vez que descobrir os seus componentes e as suas pegadas, pode então terminar o seu diagrama com fios e etiquetas para todos os símbolos.
Acabará por copiar estas etiquetas para os locais apropriados na placa.
Por esta razão, deve torná-los fáceis de entender e ler.
3.1 Forma e Tamanho dos PCB
Os PCB vêm em todas as formas e tamanhos, mas, na maioria das vezes, desejam-se tão pequenos quanto possível.
Juntamente com as pegadas do componente, outros fatores podem afetar o tamanho necessário.
Se colocar o seu PCB num compartimento, este pode definir as suas dimensões.
Você também pode querer considerar as profundidades físicas dos seus componentes.
Por exemplo, enquanto os componentes montados na superfície são geralmente pequenos, as partes montadas através do orifício tendem a ser grandes, sendo frequentemente mais fáceis de soldar.
Uma vez que a sua placa também pode necessitar de várias interfaces de utilizador, tais como conexões de energia, potenciómetros, LEDs e conectores de áudio, a sua placa deve ser suficientemente grande e espessa para os manter posicionados.
3.2 Camadas de PCB
Um PCB pode ter múltiplas camadas conectadas através de orifícios e chapas, embora grandes circuitos tendam apenas a usar camadas únicas.
Pode precisar ainda de camadas separadas se os seus traços se cruzarem de outra forma.
Nos vias, então, os orifícios revestidos de cobre conectam essas camadas num único circuito, embora também possa fazer esta conexão por meio de um componente.
Ainda assim, outros projetos podem necessitar de uma camada para o aterramento.
Tipicamente, a camada inferior, pois estas camadas terrestres são apenas placas de cobre que esticam as todas as dimensões da placa.
Tamanho da broca no desenho de PCB
Grande parte do desenho de PCB diz respeito à colocação dos componentes. Eles são o coração do seu dispositivo, garantindo a sua funcionalidade, mas tem que os posicionar em algum lugar. Isto não seria um problema se estes componentes não ocupassem o espaço físico que ocupam, e isto inclui a forma como se ligam à sua placa de circuito.
O tamanho da broca é uma parte importante deste processo.
Qualquer orifício que perfurar na placa irá remover a área de superfície que poderia usar como pegada de um componente.
Portanto, quer projetar o seu circuito de modo a que os seus orifícios de perfuração não causem problemas durante a montagem.
Pode fazer isso tendo em mente um conjunto padrão de brocas de perfuração, ou pode usar componentes que correspondem aos tamanhos que você já tem.
Cada método tem seus benefícios e desafios.
Ao usar os tamanhos de perfuração que você já tem irá economizar dinheiro em equipamentos CNC, uma vez que pode ser difícil ou impossível encontrar ou obter os componentes do tamanho certo.
Com um conjunto padrão, pode presumir razoavelmente que os componentes que já tem irão encaixar nos orifícios e ficar afixados na sua placa.
Tamanhos Recomendados de Broca de PCB
Então, que tamanhos de brocas deve obter para o seu projeto?
Para responder a isso, tem que entender as suas necessidades.
Embora seja fácil dizer que deve usar peças padrão, o que é considerado padrão pode mudar dependendo do tipo de projeto.
Além disso, você pode não precisar de tudo o que seja considerado padrão.
A sua primeira preocupação deve ser a proporção do aspeto do seu PCB.
Esta relação entre a espessura da placa e o tamanho recomendado da broca é a peça chave para escolher os tamanhos certos, especialmente se o seu projeto se enquadrar num certo intervalo de aspeto.
Outra coisa que deve considerar é a construção da placa.
Alguns materiais podem só suportar alguns tamanhos e brocas sem rachar.
Por exemplo, as placas de fibra de vidro (FR4), o tipo mais comum, exigem brocas de carboneto de tungsténio.
A fibra de vidro absorve rapidamente e a alta velocidade pedaços de aço.
Então, nestes casos só pode usar brocas grandes (>2mm), se você não puder usar as de carboneto.
Isto acontece porque as pontas de carboneto são caras e quebradiças.
Você precisa, pois, de um bom suporte vertical de broca caso necessite de brocas inferiores a 1mm.
Como a maioria dos seus projetos vão usar brocas de carboneto, o estilo de brocas também tem que ser considerado.
As brocas de carboneto vêm em formatos de haste simples e de haste comprimida.
Os pedaços de estrias retas mantêm o mesmo tamanho ao longo de todo o eixo.
Enquanto isso, as pontas de haste grossas, turbo ou reduzidas adaptam-se a todos os tamanhos padrão.
As brocas retas são perfeitas para orifícios com menos de 1 mm de diâmetro, pois não se quebram tão facilmente quanto as reduzidas.
Também são tipicamente mais baratas.
Ajudaria se, em seguida, considerasse os diâmetros dos cabos dos componentes do seu projeto.
Os cabos dos seus componentes elétricos definem os tamanhos necessários nos seus orifícios de perfuração.
Se não conseguir anexar uma parte à sua placa, não poderá usá-la no seu circuito.
Felizmente, a maioria dos componentes tem diâmetros de cabos padrão.
Alguns destes diâmetros incluem:
- ICs, resistências – 0.8 m
- Díodos maiores (1N4001 e assim por diante), cabeçalhos de pino quadrado, conectores D, conectores IDC, cabos TO-220 e outros. – 1.0mm
- Blocos terminais, aparadores e assim por diante. 1.2 a 1.5 mm
A maioria dos projetos raramente necessitará de orifícios de diâmetro inferior a 0.8 mm.
Assim, 0.8 mm deve ser o limite inferior dos seus tamanhos de broca.
Portanto, são necessárias pelo menos duas brocas de 0.8 mm na sua caixa de ferramentas, pois as brocas pequenas tendem a ser frágeis e a quebrar facilmente.
As brocas de 1.0 mm ou maiores são mais resilientes, mas deve sempre ter pelo menos uma sobressalente.
Também tem que se certificar que os seus orifícios são cerca de 0.007 mm maiores do que os seus cabos.
Por exemplo, resistências com cabos de 0.55 mm requerem orifícios à volta de 0.73 mm de diâmetro.
Como Calcular
Agora que sabe o que ter em consideração para decidir sobre os tamanhos de brocas adequados para o seu projeto de PCB, pode começar a calcular os tamanhos que precisa.
Embora pareça um desafio, se souber por onde começar, o processo é muito simples.
6.1 Encontrar o Diâmetro de Cabo Máximo
Antes de qualquer outra coisa, deve escolher os componentes elétricos do seu projeto.
Portanto, os cabos são uma ótima forma de começar.
É necessário encontrar o componente com os cabos mais grossos e medir os seus diâmetros.
Encontra o diâmetro externo dos seus componentes nas fichas de dados ou nas embalagens.
6.2 Calcular a dimensão mínima do orifício
Tendo o diâmetro máximo de cabo, pode calcular o tamanho mínimo do orifício.
O tamanho mínimo do orifício é calculado de acordo com as equações:
- Diâmetro mínimo do orifício = Diâmetro máximo do cabo + 0.25 mm (para o nível a de IPC-2222)
- Dimensão mínima do orifício = Diâmetro Máximo do Cabo + 0.20 mm (para o Nível B da IPC-2222)
- Dimensão Mínima do Orifício = Diâmetro Máximo do Cabo + 0.15 mm (para o Nível C da IPC-2222)
6.3 Calcular o Diâmetro da Almofada
Você passa para o cálculo dos diâmetros de almofada através do tamanho mínimo do orifício.
Para fazer isso, precisa do anel anular mínimo ou da menor área de almofada dos seus seus projetos Vias.
Para a maioria dos projetos, este valor deve ser de 0.05 mm ou 50 micrómetros.
Seria também melhor que se decidisse por uma margem de fabricação aceitável.
Embora pretenda que os seus valores fiquem próximos dos ideais, haverá sempre alguns erros e desvios na perfuração.
A sua margem de fabricação é sobre quanto um desvio do seu projeto pode suportar sem causar problemas.
De acordo com a especificação padrão IPC-2221, a sua margem nunca deve ser inferior a 0.6 mm para o Nível A, 0.5 mm para o Nível B e 0.4 mm para o Nível C.
Assim que recolher todas estas informações, pode calcular os tamanhos de almofada do seu PCB por:
Diâmetro da Almofada = Dimensão Mínima do Orifício + Anel Anular Mínimo X 2 + Margem Mínima De Fabrico
- 1.Diâmetro da Almofada = Diâmetro Mínimo do Orifício + 0.1 mm + 0.60 mm (para o nível a de IPC-2221)
- 2.Diâmetro da Almofada = Diâmetro Mínimo do Orifício + 0.1 mm + 0.60 mm (para o nível a de IPC-2221)
- 3.Diâmetro da Almofada = Diâmetro Mínimo do Orifício + 0.1 mm + 0.60 mm (para o nível a de IPC-2221)
Por exemplo, com um diâmetro de cabo de 0.55 mm:
- A: Diâmetro da Almofada de Nível, Diâmetro Mínimo do Orifício = 0.80 mm; Diâmetro da Almofada = 1.50 mm
- B:Diâmetro da Almofada de Nível, Diâmetro Mínimo do orifício = 0.75 mm; Diâmetro da compressa = 1.35 mm
- C:Diâmetro da Almofada de Nível, Dimensão Mínima do Orifício = 0.70 mm; Diâmetro da compressa = 1.20 mm
6.4 Diferenças entre os níveis de densidade A, B e C
Se chegou até aqui, deve estar a pensar nos níveis A, B e C. O padrão IPC-2221 exige três densidades diferentes de colocação de componentes.
O nível de densidade A é o nível de especificação preferido entre os fabricantes de PCB.
Define o Padrão Geral de Produtividade de Desenho, apelando tanto para geometrias de baixa densidade de componentes como para geometrias de pegada maximizadas.
O nível B define o padrão de produtividade moderado do projeto.
Como padrão por defeito para todos os projetos de PCB, pode usá-lo para refluxo, onda, arrasto ou solda por imersão.
Adapta-se a geometrias médias de pegada, proporcionando ligações robustas de soldagem.
O nível C define o alto padrão de produtividade do projeto.
Também chamado de nível reduzido, o C permite altas densidades de componentes com pequenas pegadas.
Dispositivos manuais e portáteis normalmente utilizam a norma de Nível C.
Conclusão
Quando inicia uma aplicação de PCB a partir do zero, deve fazer alguns orifícios.
O PCB em branco não vêm pré-perfurado, pelo que não pode posicionar tudo na superfície.
Seja para soldagem de juntas ou vias, a perfuração é apenas uma parte de um conjunto de PCB.
No entanto, como em qualquer outro projeto CNC, você não pode qualquer broca.
Em vez disso, só deve usar tamanhos de perfuração que correspondam às necessidades dos seus componentes e do seu projeto em geral.
Os tamanhos de broca certos permitem-lhe afixar de forma segura tudo na sua placa sem desperdiçar espaço ou solda.
Se calcular os tamanhos de brocas necessárias, pode ganhar muita vantagem, desde que use tamanhos de broca padrão no seu projeto.
Se precisar de ajuda para decidir que tamanhos precisa para um projeto, entre imediatamente em contato connosco.
Os nossos técnicos especializados irão ajudá-lo a avaliar as especificações do seu projeto para que possa selecionar o tamanho e o estilo certos para as suas necessidades.
