proceso de soldadura por ola

PROCESO DE SOLDADURA POR OLA

La soldadura por ola es un proceso de soldadura a gran escala en el que los componentes electrónicos son soldados al PCB para formar un montaje electrónico. El nombre proviene del uso de olas de soldadura fundida para adjuntar el metal de los componentes a la placa del PCB. El proceso utiliza un tanque que contiene una cantidad de soldadura fundida. Los componentes se insertan en o sobre el PCB y éste atraviesa un ‘cascada’ de soldadura. La soldadura moja las zonas metálicas expuestas de la placa (los que no están protegidos por la máscara de soldadura) creando una conexión eléctrica y fiable. El proceso es mucho más rápido y puede crear un producto de calidad superior a la soldadura manual de los componentes.

La soldadura por ola se usa para el montaje de circuitos impresos tanto de componentes through-hole como de montaje superficial (SMD). En este último caso, los dispositivos se pegan sobre la superficie de la placa antes de que pase a través de la soldadura fundida. Como los componentes through-hole han sido sustituidos en gran parte por componentes de montaje superficial, el proceso de soldadura por ola ha sido suplantado por el método de soldadura por horno en muchas aplicaciones electrónicas a gran escala. Sin embargo, todavía existe un cierto uso del método de soldadura por ola en el que los dispositivos SMD no son muy adecuados (por ejemplo, dispositivos de gran potencia y con un gran número de pines) o cuando los elementos through-hole predominan.

Etapas del proceso de soldadura

Existen muchos tipos de máquinas de soldadura por ola, sin embargo los componentes básicos y los principios de estas máquinas son los mismos. Una máquina de soldadura por ola estándar consta de tres etapas:

1. Etapa de aplicación del flux.
2. Etapa de precalentamiento.
3. Etapa de soldadura.

Otra cuarta etapa (opcional), la de limpieza, se utiliza según el tipo de flux aplicado.

Etapa de aplicación del flux

¿Qué es el Flux?

El flux es un compuesto químico activo que cuando se le aplica calor elimina la oxidación de la superficie sobre la que se deposite y favorece la formación de una capa metálica entre el material de soldadura y el metal a soldar. También tiene otras funciones como:

• Reducir la tensión superficial de la soldadura fundida.
• Ayudar a prevenir la reoxidación de la superficie durante la soldadura.
• Ayudar a transferir el calor uniformemente a todo el área de soldadura.

Métodos de aplicación del flux (fluxing)

Spray de flux

Algunos pulverizadores de flux constan de un brazo robótico que se desplaza de un lado a otro de la placa mientras difumina una pequeña capa de flux sobre la cara de abajo del PCB. Otros pulverizadores de flux consisten en una barra estacionaria con una serie de boquillas que rocían la parte de abajo de la placa con flux. Algunos sistemas pueden utilizar aire comprimido para quitar el exceso de flux o eliminar completamente el flux de algunas zonas.

Espuma de flux

Este método de aplicación de flux está compuesto por un cilindro de plástico, con pequeños agujeros, que se sumerge en un tanque de flux. En la parte superior del cilindro, se coloca una chimenea de metal. A continuación, se hace pasar un flujo de aire a través del cilindro, lo que produce que la espuma del tanque ascienda por la chimenea, hasta que se ve rebosada, como si de un volcán se tratase. La placa entonces es desplazada por la parte superior de la chimenea, lo que hace que el flux se aplique a la cara inferior del PCB.

Para cualquier método de aplicación de flux, se debe tener un control preciso sobre la cantidad de flux que se aplica sobre la placa ya que un déficit de flux podría provocar unas uniones de soldadura débiles, mientras que un exceso de flux tampoco sería recomendable. 

Etapa de precalentamiento

A continuación, la placa se pasa a la zona de precalentamiento. Esta parte del proceso consiste en proyectar aire caliente sobre la superficie del PCB, a través de unos calentadores, con el objetivo de incrementar la temperatura en la placa para que no se produzca el efecto denominado como shock térmico. El shock térmico ocurre cuando el PCB pasa, repentinamente, de la temperatura ambiente que pueda haber en la habitación donde se esté soldando, a la alta temperatura de la ola de soldadura.

Funciones del precalentamiento:

• Evapora los solventes del flux (IPA, Agua)
• Previene choque térmico de los PCB y de los componentes.
• Activa el Flux.
• Permite que la soldadura fluya a través del PCB.

Tipos de precalentadores:

1. Radiante: Habilidad pobre para evaporar el agua de los fluxes pudiéndose generar bolas de soldadura, que perjudican la correcta unión de los componentes a la placa.
2. Convección Forzada: Alta eficiencia en transparencia de calor. Volatiza el agua de los fluxes.

Etapa de soldadura

El PCB pasa sobre un tanque que contiene el material de soldadura. Este tanque tiene un patrón de olas predefinidas en su superficie, como por ejemplo, olas intermitentes. Estas olas entran en contacto con la cara de abajo del PCB, uniendo los componentes a los pads de soldadura de la placa, mediante tensión superficial. Es necesario llevar un control de la altura de la ola usada en este proceso para asegurarnos que la soldadura fundida se aplica en la cara de abajo del PCB y no salpica en la cara de arriba o en lugares donde no queremos hacer una soldadura. Este proceso se realiza en una atmósfera de un gas inerte (como el nitrógeno N2) para mejorar la calidad de las uniones. Además, la presencia de nitrógeno reduce la oxidación.

Tipos de material de soldadura

Existen un gran número de materiales de soldadura diferentes que podemos usar en el proceso de soldadura por ola siendo los más corrientes los materiales basados en estaño y plomo. Sin embargo, este tipo de materiales están siendo reemplazados por otros que no contienen plomo. Esto es porque, como ya sabéis, el plomo es un material altamente tóxico que puede provocar problemas de salud a las personas que estén en contacto con él.

Aquí mostramos una pequeña clasificación de los diferentes tipos de materiales de soldadura:

• Aleación estándar: 63% de Estaño y 37% de Plomo

La aleación eutéctica 63% de Sn y 37% de Pb es una aleación especial donde la fusión ocurre a una sola temperatura que es de 183º C (361º F).

• Impurezas Metálicas: Pueden causar defectos severos de cortocircuitos (particularmente cuando el hierro excede 0.005% y el Zinc excede 0.003%). Además, pueden debilitar la resistencia de la unión de la soldadura.
• Impurezas No Metálicas: (Óxidos Incluidos).

Las impurezas no metálicas u óxidos incluidos se mojan muy bien en la soldadura fundida y no se separan de la soldadura. Los óxidos incluidos incrementan la viscosidad de la soldadura fundida, causando cortos y picos.

Etapa opcional de limpieza

Existen dos tipos de flux: un flux que no necesita limpieza, ya que sus residuos no son contaminantes y otro que sí necesita una etapa de limpieza, en la cual el PCB es limpiado usando disolventes o agua no-ionizada para eliminar los residuos de flux restantes.

Precauciones en el emplazamiento de los componentes

• Efecto sombra

Hay que tener especial cuidado a la hora de colocar los componentes que se van a soldar para que no se produzca el denominado efecto sombra. Este efecto ocurre cuando un componente de gran altura se sitúa muy próximo a otro componente y provoca que el material de soldadura no se distribuya uniformemente en este segundo componente.

• Dirección de avance

Los componentes no se pueden colocar de forma que los pads de un mismo lado del componente sean perpendiculares a la dirección de avance de la placa al pasar a través de la ola de soldadura. Los pads se deben soldar secuencialmente (uno a uno) porque si se sueldan todos a la vez podrían producirse cortocircuitos entre ellos. Por esta razón, no podríamos usar el proceso de soldadura por ola para soldar un componente QFP (ya que tienen pads en toda su periferia).

 Tipos de ola

Ola turbulenta y laminar

• Simple (Laminar). Ola laminar usada en PCB de Through–Hole.

• Doble (Laminar/Turbulenta). Ola turbulenta seguida de ola laminar usada en PCB con componentes de SMD en el lado de la soldadura. Se debe tener un gran control de la velocidad vertical de la ola turbulenta y mantenerla a una altura constante. Este tipo de ola previene el efecto de sombra en los componentes.

partes de una soldadura de smt

PARTES DE UNA SOLDADURA DE SMT

En pocas ocasiones tenemos acceso a la información real de como se forma la soldadura SMT en los componentes SMD cuando están dentro de un horno de convección para soldar por método Reflow.  En las descripciones siguientes podremos ilustrarnos sobre las partes que componen una soldadura para los diferentes encapsulados SMD.

Partes de una soldadura SMT para componentes discretos:

Los componentes discretos tienen dos terminales metalizados en sus extremos. Este tipo de conexión es usada por los componentes con encapsulados  tipo 7343, 7260, 6032, 3528, 3216, 3220, 2225, 2220, 2012, 1825, 1812, 1210, 1206, 0805, 0402, 0201 y 01005.

Menisco frontal (Toe Fillet): Es la parte delantera de la soldadura que va desde el extremo inicial del pad del circuito impreso y sube idealmente en forma convexa hasta el borde superior del terminal metalizado del componente. Es la parte mas importante de la soldadura y que determina su fortaleza en los componentes discretos como las resistencias, condensadores, inductancias, etc.

• Menisco de talón (Heel Fillet): Es la parte delantera de la soldadura que va desde el extremo final del pad en del circuito impreso y sube hasta el borde posterior del terminal metalizado del componente.

• Menisco lateral (Side Fillet): Es la parte lateral de la soldadura que va desde los extremos izquierdo y derecho del pad en el circuito impreso y sube hasta los lados del respectivo terminal metalizado del componente.

Partes de una soldadura SMT para componentes con pines tipo «Cuello de Ganso:

Este tipo de terminales vienen estañados previamente por el fabricante y son usados por los componentes con encapsulados SO, SOM, SOP, SOL, SOIC, SSOP, TSOP y VSOP.

• Menisco de talón (Heel Fillet): Es la parte trasera de la soldadura que va desde el extremo final del pad del circuito impreso y sube idealmente en forma convexa hasta el respectivo pin del componente. Es la parte mas importante de la soldadura y que determina su fortaleza en los componentes con encapsulados tipo QFP, SOIC, TSOP, etc..

• Menisco frontal (Toe Fillet): Es la parte delantera de la soldadura que va desde el extremo inicial del pad del circuito impreso y sube hasta el borde frontal del respectivo pin del componente.

• Menisco lateral (Side Fillet): Es la parte lateral de la soldadura que va desde los extremos izquierdo y derecho del pad en el circuito impreso y sube hasta los lados de cada pin del componente.

Partes de una soldadura SMT para componentes con esferas de soldadura:

Este tipo de componentes no poseen terminales de conexión y en su lugar tienen pads ubicados bajo su cuerpo a las cuales se les ha soldado previamente por el fabricante unas esferas de soldadura como los dispositivos con encapsulados BGA, uBGA, CSP, Flip-Chip, y  eWLB

Las uniones de este tipo parten de unas esferas de soldadura que vienen previamente soldadas a los pads del componente por el fabricante. No poseen meniscos como tales ya que una vez alcanzan la temperatura recomendada, la soldadura que las compone se funde simultáneamente con la soldadura en pasta aplicada a los respectivos pads en el circuito impreso mezclando su composición y produciendo una union como la apreciada en la figura superior. Su correcta formación y robustez dependen además del correcto diseño de los pads y el esténcil para la aplicación de soldadura, de un preciso perfil de temperatura del horno que efectúa el proceso.

Partes de una soldadura SMT para componentes con pines tipo «J»:

Este tipo de terminales vienen pre-estanados por el fabricante y son usados por los componentes con encapsulados SOJ, SOLJ, y PLCC.

• Menisco de talón (Heel Fillet): Es la parte posterior de la soldadura que va desde el extremo final del pad del circuito impreso y sube idealmente en forma cóncava hasta el extremo final del respectivo pin del componente. Su formación correcta contribuye a la  fortaleza de las soldaduras en los componentes con encapsulados tipo SOJ, PLCC, etc..

• Menisco frontal (Toe Fillet): Es la parte mas importante que determina la robustez de la soldadura. Su parte delantera va desde el extremo inicial del pad del circuito impreso y sube idealmente en forma cóncava hasta cubrir la curva frontal del respectivo pin del componente.

• Menisco lateral (Side Fillet): Es la parte lateral de la soldadura que va desde los extremos izquierdo y derecho del pad en el circuito impreso y sube hasta los lados de cada pin del componente.

COMO SABER LA POLARIDAD DE UN LED DE SMT

Usualmente los leds de montaje superficial traen una marca ubicada cerca o sobre uno de sus terminales, indicando su correspondencia con el cátodo o terminal negativo del componente. Ejemplos de lo anterior son ilustrados en las siguientes figuras:

Casi siempre, hemos asociado una banda de color ubicada cerca de uno de los terminales para identificarlo como el cátodo. Sin embargo, algunos fabricantes se han apartado de esta práctica indicando en su lugar el ánodo del led, generando confusión al momento de ensamblar el componente que de no consultar su hoja de datos, nos crearía un error de ensamble cuyos costos deberemos asumir.
Por lo anterior, si nuestra tarjeta tiene leds SMD, es aconsejable enviar al ensamblador la hoja de datos del componente para evitar errores de fabricación.

Tipos de marcas:

Las marcas utilizadas para señalar la polaridad de los led SMD, tienen una variedad de formas siendo las más usuales:

• Despunte o «Notch» en una de las esquinas del encapsulado del componente, indicando el cátodo.

• Circulo ubicado al interior del encapsulado cerca o sobre el terminal del Cátodo.

Franja impresa sobre el encapsulado del componente o sobre uno de sus terminales, indicando el cátodo, como lo ilustra la gráfica inferior derecha en el caso de un led infrarojo.

Franjas de color ubicadas y observables al interior del encapsulado, cerca o directamente impresas sobre la uperficie vecina al terminal correspondiente al cátodo.

Marcas impresas bajo el encapsulado del componente, indicando la dirección donde está ubicado el cátodo como se observan en la siguientes figuras:

En que lado está la polaridad de los leds SMD en los rollos?

Las normas que rigen las especificaciones del empaque de componentes SMD en rollos y cintas son la  EIA 481-D y la DIN IEC 60286-3. Sin embargo, ninguna habla de orientar los componentes hacia un lado especifico de la cinta. La única restricción es mantener todos los componentes con una misma orientación. Usualmente, encontramos que la mayoría de fabricantes orientan los leds SMD  con el cátodo ubicado exactamente bajo las perforaciones de arrastre de la cinta como se ilustra a continuación:

A pesar de esto y si la polaridad no es evidente, recomendamos poner en práctica el principio de no dar nada por hecho. Por lo tanto,  el método mas seguro seria probar nuestros leds con un multímetro en la función de continuidad como se observa en la siguiente figura para determinar su polaridad:

Conclusiones:

Ya que existe siempre la posibilidad de encontrar una excepción a la norma en el caso de las polaridades de los leds, lo mejor sería prevenir eventuales problemas de ensamble, comprobando eléctricamente la polaridad descrita en la hoja de datos de los leds de montaje superficial y adicionalmente enviarla al proveedor de servicios que elijamos para ensamblar nuestras tarjetas.

PRUEBA ELÉCTRICA A CIRCUITOS IMPRESOS ICT

Es el conjunto de pruebas eléctricas de continuidad y aislamiento que nos garantiza un PCB libre de defectos antes de ser ensamblados, previniendo de esta manera el efecto que pudiera tener la presencia de un corto o de una pista abierta en el circuito impreso y que solo fuera detectado una vez la tarjeta haya sido ensamblada, después de su destrucción parcial o total por un mal funcionamiento.

Porqué es necesaria una prueba de test eléctrico en un PCB?

Normalmente, los procesos de fabricación de circuitos impresos presentan problemas que se traducen en errores en los circuitos impresos debido a los siguientes factores:

• Defectos del proceso de metalización al interior de las perforaciones que deban ser conductoras.
• Protuberancias e islas de Cobre no deseadas entre conductores que afecten su aislamiento.
• Contaminación del PCB de sustancias cuya resistividad afecte el aislamiento entre conductores.
• Accidentes durante los procesos posteriores al último procedimiento de inspección AOI y que produzcan cortos o pistas abiertas.

Que norma aplica para este tipo de prueba?

Las especificaciones que debe cumplir este tipo de prueba para circuitos impresos están regidas por la norma IPC9252.

Que es un Net eléctrico en un PCB?

Comúnmente oímos hablar de este término en nuestros programas de diseño electrónico. Un Net en un circuito impreso es un grupo de puntos conectados eléctricamente a través de las pistas  de nuestro diseño con nodos de inicio y final. En él están incluidos los pads de los componentes, las vías, los puntos de prueba (si los hay) y los planos de cobre asociados a la misma conexión como se ilustra en la siguiente figura:

 Que es un Net List?

Es el término usado para describir una lista alfanumérica que representa los grupos de conexiones de dos o más puntos que tienen características eléctricas comunes en un circuito impreso.

La mayoría de programas de diseño electrónico generan una lista de Nets eléctricos que contiene la descripción de las conexiones eléctricas entre los diferentes componentes de un circuito impreso. La siguiente figura ilustra un ejemplo de esta lista generada en Eagle, donde se observa la descripción del Net GND con sus conexiones en el Pad 2 de C1, Pad 2 de C3, Pad 3 de CON_2, Pad 7 de IC1, Pad 1 de R1 y Pad 1 de R2.

Los fabricantes de circuitos impresos extraen esta lista de conexiones de los archivos Gerber enviados por nosotros para su fabricación, y poder así efectuar el proceso de test eléctrico en nuestras tarjetas.

Que es 100% Net List Test.

Es una prueba eléctrica efectuada en cada nodo y para todos los Nets de la tarjeta incluyendo sus planos de cobre externos e internos en el caso de tarjetas multicapa.

Criterios básicos del proceso de test eléctrico

Todo pad descubierto en un PCB por la máscara antisoldante, necesariamente pertenece a un componente o es un pad de prueba del circuito.  En ambos casos necesitan ser comprobados en términos de su conductividad y aislamiento eléctrico de los demás pads y de las pistas que los conectan. Usualmente, la información es extraida por los fabricantes que prestan este servicio, de los siguientes archivos enviados por el cliente para producción:

• Archivos Gerber, correspondientes a las máscaras de soldadura. Necesarios para determinar los puntos donde se deben ubicar las puntas de prueba.
• Archivo de perforaciones. Su procesamiento permite calcular exactamente la zona de Cobre disponible alrededor de una perforación, evitando que la punta de prueba se introduzca dentro de ella y se destruya o produzca un falso error.
• Archivos de las capas de Cobre. Externas, Top y Bottom, e internas (si las hay).

Los sistemas de test eléctrico utilizan esta información para extraer la lista de Nets eléctricos que corresponden a nuestra tarjeta y poder así verificar su integridad en términos de conductividad y aislamiento.

Como se implementa en la práctica este tipo de prueba?

Existen básicamente dos métodos para efectuar este procedimiento:

• Bed of Nails Electrical test: Este tipo de prueba usualmente llamado “Test en cama de agujas” se implementa básicamente colocando la tarjeta sobre un marco que tiene un numero de agujas retráctiles que hacen contacto con igual cantidad de pads de nuestra tarjeta y que van conectadas a una interfase que a través de un programa efectúa las diferentes medidas de continuidad, capacitancia y aislamiento requeridas. Este proceso está orientado a grandes producciones donde el tiempo de puesta en el mercado de un producto, exige la producción rápida de los circuitos impresos para su ensamble.
  En la siguiente figura se observan dos tarjetas montadas sobre un marco de aluminio, antes de bajar sobre la cama de agujas de prueba en la parte inferior de la maquina para efectuar el proceso descrito.

Flying Probe Electrical Test: En este procedimiento la tarjeta es colocada en un marco en posición vertical y las puntas de prueba se mueven en el sentido XY sobre ambas caras del circuito para ubicarse exactamente sobre los pads cuyas características eléctricas se van a probar. Luego las puntas de prueba se desplazan en el eje Z hasta hacer contacto con los pads como se aprecia en la siguiente figura, permitiendo que el software efectúe la medidas requeridas y presente los resultados que determinan si la tarjeta es eléctricamente correcta (PASS) o rechazada (FAIL) .

La anterior secuencia es repetida a la velocidad permitida por el sistema para todos los Nets que conforman nuestro circuito impreso asegurando que recibamos solo tarjetas eléctricamente confiables para su posterior ensamble.
Los circuitos impresos actuales demandan esta tecnología de punta para efectuar dicho proceso, donde se combinan sistemas CNC de alta precisión para permitir a las puntas de prueba ubicarse exactamente sobre los pads de Fine Pitch actuales de hasta 0.2 mm de ancho.

Que tipos de pruebas se implementan en el proceso de Test Eléctrico?

• Prueba de capacitancia: Este test está orientado a detectar pistas abiertas (OPENS) y parte de la base de una tarjeta Máster sin errores, y mide aplicando una carga eléctrica, la capacitancia reflejada en los diferentes Nets, cuyos valores serán comparados con las tarjetas a probar, generando un listado de los puntos donde no correspondan las medidas.

Prueba de continuidad: Este test está orientado a detectar cortos (SHORTS) entre los diferentes Nets que componen nuestra tarjeta asegurando que entre ellos no haya flujo de corriente.

Prueba de aislamiento: Los procesos químicos de fabricación de circuitos impresos, pueden eventualmente dejar residuos muy pequeños de Cobre que pueden estar o no adheridos a un Net de nuestra tarjeta, sin representar un corto circuito real entre ellos pero reduciendo su distancia de separación originalmente diseñada. Este test está orientado a detectar estos problemas entre los diferentes Nets, asegurando que su aislamiento sea lo suficientemente alto para evitar interacciones eléctricas no deseadas (Ej. saltos de voltaje o fugas de corriente).

Que voltaje se aplica para la prueba de aislamiento?

Los sistemas de test eléctrico aplican voltajes entre 30 y 100 Voltios a los Nets de la tarjeta para inducir un salto de voltaje debido a formaciones remanentes de Cobre que violen las distancias mínimas diseñadas por el usuario entre los diferentes Nets eléctricos.

Conclusión:

Es indudable que el uso de esta tecnología de punta en el control de calidad de los fabricantes de circuitos impresos, nos garantiza la confiabilidad del PCB disminuyendo el tiempo de la curva de puesta a punto del producto final.

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PRUEBA ELÉCTRICA ICT SIN COSTO

El proceso industrial de test eléctrico (ET) de un circuito impreso es el único procedimiento que garantiza su integridad eléctrica y correspondencia exacta con nuestro diseño, ya que mide automáticamente la continuidad y el aislamiento de la totalidad de las pistas, vías, perforaciones metalizadas y planos de Cobre asociados a las diferentes señales eléctricas que conforman nuestro circuito, pudiendo certificar sus resultados.

Genera costos adicionales este proceso?

Los fabricantes de circuitos impresos que ofrecen este servicio lo incluyen como un proceso integral  de sus controles de calidad incluido en la producción de circuitos multicapa, debido a la imposibilidad de acceder a sus capas internas para probar o reparar un eventual corto o pista abierta después de fabricada la tarjeta.
En los PCBs de una y dos capas, el servicio es opcional y tiene normalmente un costo adicional por requerir un dispendioso proceso que ve incrementada su dificultad, en la medida en que la tarjeta es de alta densidad o tiene pads y pistas muy pequeñas, debido a la precisión requerida por las puntas de prueba para ubicarse y efectuar el procedimiento.

La anterior figura ilustra a su izquierda un circuito impreso diseñado para ensamble automatizado y por lo tanto tiene incluidas cuatro marcas fiduciales con el objeto de facilitar también la implementación del proceso de test eléctrico por parte del fabricante, garantizando su integridad eléctrica mediante la inclusión de un sello (ET pass) de confirmación del proceso.

Como lograr que el proceso no incremente el costo de fabricación?

Algunas empresas ofrecen la posibilidad de incluirlo como un proceso sin costo, si incluimos en nuestro diseño las marcas de registro llamados fiduciales  que le facilitarán la implementación del procedimiento.

El fabricante, ofrece sin costo alguno este servicio, como un control de calidad para toda clase y cantidad de circuitos siempre y cuando, el usuario incluya en la tarjeta dichas marcas como se ilustra a continuación.

Los fiduciales permiten hacer eficiente el proceso, ya que los sistemas que efectúan el procedimiento, utilizan software de reconocimiento de imágenes para detectarlos y poder así alinearse automáticamente al inicio del proceso, ubicando con la precisión requerida sus puntas de prueba sobre los pads de la tarjeta para tomar la respectiva medición como se observa en la siguiente figura:

Cuantos fiduciales debemos colocar en un circuito impreso?

Como mínimo tres por cara para facilitar la precisión requerida por el proceso de Test Eléctrico.  Si nuestras tarjetas adicionalmente van a ser sometidas a procesos de ensamble automatizado, deberán tener un cuarto fiducial ubicado cercano a la esquina superior izquierda de la tarjeta como se observa en la figura 1.

Donde deben ir ubicados y en que cara?

• Para circuitos de una capa y haciendo referencia a la figura 1 debemos ubicar sobre la capa inferior  (Bottom) de la tarjeta, el primer fiducial, en un área cercana a la esquina inferior izquierda de la tarjeta (observándola por el lado BOT).  El segundo deberá estar obligatoriamente ubicado diagonalmente sobre de la esquina superior derecha y el tercero deberá estar en el área de la esquina inferior derecha.

• Para circuitos de doble capa, deberemos colocarlos con la misma distribución en el lado Top de la tarjeta e idealmente deberán coincidir con los ubicados opuestamente sobre la otra cara.

Librerías de fiduciales:

En los siguientes enlaces podremos descargar gratis la librería de fiduciales con sus respectivas instrucciones para procesos de Test eléctrico y ensamble automatizado de  acuerdo a nuestro programa de diseño, para incluirlos como un componente en el diseño de nuestro PCB y lograr de esta forma obtener sin costo el proceso de test eléctrico único garante de la integridad eléctrica de nuestro circuito.
Los fiduciales incluidos en las librerías suministradas sirven además para los procesos de ensamble automatizado e inspección AOI de defectos de ensamble , ya que cumplen con la norma SMEMA 3.1 (Asociación de de fabricantes de maquinaria para Montaje superficial) y están aceptadas en la norma IPC 2221 (Estándares generales para el diseño de circuitos impresos).

• Librería de fiduciales en Altium Designer para test eléctrico.

• Librería de fiduciales en Eagle para test eléctrico.

• Librería de fiduciales en Proteus para test eléctrico

• Librería de fiduciales en KiCad para test eléctrico

Nota: Si su tarjeta no está diseñada en alguno de los programas anteriores consúltenos sobre la disponibilidad de la librería para su programa o la asesoría para su correcta creación.

En la librería descargada encontraremos dos footprints para nuestro PCB, necesarios  para obtener sin costo en Microensamble, el proceso de test eléctrico de nuestros circuitos:

• FIDUCIAL_TEST_PCB_1C, para los fiduciales que facilitarán e proceso de test eléctrico en nuestra tarjeta de una capa.
• FIDUCIAL_TEST_PCB_2C, para los fiduciales que facilitarán e proceso de test eléctrico en nuestra tarjeta de dos capas.

• Nota: En el caso de circuitos de 2 capas solo es necesario colocar los cuatro fiduciales sobre la cara TOP de la librería adecuada ya que la librería contiene también los de la otra capa ubicados exactamente uno detrás del otro como se aprecia en la figura 1.

Precauciones:

• Si nuestra tarjeta tiene planos de Cobre y colocamos uno o varios fiduciales dentro de ellos, entonces deberemos regenerar nuevamente los polígonos en ambas caras del circuito para que se respeten las distancias de aislamiento de los planos a los fiduciales. Adicionalmente, es aconsejable correr la utilidad DRC para verificar que no se haya violado alguna regla de diseño.

• Si por la distribución de las pistas o de los componentes en nuestra tarjeta, no es posible usar la librería FIDUCIAL_TEST_PCB_2C, que los coloca en ambas capas a la vez, entonces deberemos usar la librería FIDUCIAL_TEST_PCB_1C, que los ubica en una sola capa y colocarlos primero en la cara Top y posteriormente en la cara Bottom cercanos a las esquinas.

Conclusión:

Los fiduciales no representan un costo adicional en términos de ocupar un espacio considerable en nuestra tarjeta como se puede apreciar en la figura superior y a cambio nos dan el beneficio de asegurar sin costo alguno, la integridad eléctrica de nuestro PCB mediante la implementación eficiente del proceso de test eléctrico. Entonces, por que no usarlo haciéndolo posible?