Orificios de montaje de PCB: guía completa sobre tipos y consejos de diseño

Los orificios de montaje de PCB desempeñan un papel fundamental a la hora de fijar las placas de circuito impreso a sus carcasas u otras superficies. Garantizan que la placa permanezca estable, lo que reduce el riesgo de daños debido al movimiento o a factores ambientales. Sin embargo, los orificios de montaje son más que simples anclajes mecánicos; también pueden contribuir a la funcionalidad eléctrica al conectar diferentes capas de una PCB o ayudar a la disipación del calor. En este artículo, se explorarán los diferentes tipos de orificios de montaje, sus aplicaciones y las mejores prácticas para diseñarlos e implementarlos en diseños de PCB.

¿Qué son los orificios de montaje de PCB?

Orificios de montaje de PCB Se perforan en la placa para proporcionar puntos de sujeción seguros para sujetar la PCB a un chasis o gabinete, lo que garantiza la estabilidad mecánica. Estos orificios, que suelen colocarse en las esquinas o los bordes, anclan la placa en su lugar para evitar el movimiento y protegerla contra fuerzas externas como las vibraciones. A menudo están rodeados por una almohadilla de cobre o un anillo anular, que mejora tanto la estabilidad mecánica como la conectividad eléctrica. La colocación y el tamaño adecuados de estos orificios son fundamentales para garantizar el ajuste y la funcionalidad de la placa dentro de su gabinete.

Tipos de orificios de montaje para PCB

Los orificios de montaje en PCB se pueden clasificar en dos tipos según su propósito y construcción: revestidos y no revestidos.

Orificios de montaje enchapados

Los orificios de montaje chapados cuentan con una capa conductora que facilita las conexiones eléctricas entre diferentes capas de PCB, como la unión de un plano terrestre desde una capa inferior hasta la superior. Estos orificios también sirven como puntos de anclaje resistentes para tornillos o pernos, lo que garantiza que los componentes permanezcan firmemente sujetos bajo tensión. Los orificios enchapados son ideales para aplicaciones que requieren conexión a tierra eléctrica o disipación de calor, ya que proporcionan rutas confiables para la conexión a tierra y distribuyen corrientes eléctricas entre capas.

Orificios de montaje sin revestimiento

Los orificios de montaje sin revestimiento son únicamente para fines mecánicos, aislados de los componentes y trazas eléctricas. Proporcionan puntos de anclaje seguros sin contribuir al circuito eléctrico. Estos orificios requieren una zona de exclusión para garantizar que no se coloquen trazas ni almohadillas demasiado cerca, lo que evita conexiones accidentales o daños durante la instalación.

Elegir el sujetador adecuado

La selección del sujetador adecuado es un paso crucial en el diseño de los orificios de montaje de la placa de circuito impreso. El tipo de sujetador determinará el tamaño, la distancia y la disposición del orificio.

Al diseñar los orificios de montaje de la placa de circuito impreso, es fundamental seleccionar primero el elemento de fijación para garantizar que el tamaño y el diámetro del orificio coincidan con las especificaciones del elemento de fijación. Los elementos de fijación, como tornillos o pernos, tienen diámetros específicos y el orificio debe tener el tamaño adecuado para evitar que se agriete o dañe la placa. Material de PCB, como FR4. Además, es necesario dejar espacio libre alrededor de la cabeza del sujetador, especialmente para cabezas más grandes, como tornillos de cabeza hexagonal o plana, para dejar suficiente espacio para el acceso de la herramienta y un fácil montaje sin interferir con los componentes cercanos.

Al elegir las cabezas de los sujetadores para el montaje de PCB, los sujetadores de cabeza plana están avellanados en el material, lo que puede provocar fracturas por tensión en la PCB, especialmente cuando se aprietan. Por el contrario, los sujetadores de cabeza plana distribuyen la fuerza de manera más uniforme en toda la superficie, lo que minimiza el riesgo de daños. Además, el acceso a la herramienta es una consideración clave según el tipo de sujetador (por ejemplo, Philips, Allen, Hex). Es importante garantizar suficiente espacio libre alrededor del orificio de montaje para que la herramienta encaje y funcione sin alterar los componentes cercanos.

Puesta a tierra y reducción de EMI con orificios de montaje

Los orificios de montaje enchapados ofrecen la ventaja de conectar a tierra la PCB a su carcasa, lo que ayuda a reducir la interferencia electromagnética (EMI) y mejorar el rendimiento general. Al dejar el cobre expuesto alrededor del orificio de montaje, los sujetadores pueden hacer contacto directo con la PCB y la carcasa, creando una conexión a tierra sin la necesidad de cableado adicional. Para una mayor confiabilidad, a menudo se utilizan sujetadores dentados, ya que sus dentados sujetan el cobre y mantienen una conexión segura, especialmente en entornos con vibraciones, lo que reduce aún más el ruido eléctrico y minimiza la EMI.

Consideraciones sobre tensión mecánica y flexión de las placas

Los orificios de montaje pueden generar tensión mecánica y hacer que la placa se flexione cuando se aprietan los sujetadores. Esto puede provocar problemas como microfracturas en componentes o pistas cercanas.

Prevención de la flexión de la placa

Cuando se aprietan los sujetadores, pueden causar una ligera flexión en las PCB, particularmente en aquellas fabricadas con material FR4, lo que puede provocar grietas en las uniones soldadas o daños en componentes frágiles como los capacitores cerámicos. Para evitar esto, es importante mantener los componentes sensibles como los capacitores y las perlas de ferrita lejos de los orificios de montaje. Si dicha ubicación es inevitable, el uso de capacitores con tapas de terminación flexibles puede ayudar a absorber la tensión y reducir la probabilidad de daños causados ​​por la flexión de la placa.

Distribución de tensiones mecánicas mediante vías

En los diseños de PCB, agregar vías alrededor de los orificios de montaje ayuda a distribuir la tensión mecánica en un área más grande, lo que reduce el riesgo de daños por fuerzas externas o vibraciones. Estas vías también pueden mejorar la disipación de calor al conectar el orificio de montaje a una placa de cobre o disipador de calor, lo que crea una ruta térmica que permite que el calor escape de manera más eficiente, mejorando así la gestión térmica general de la placa.

Mejores prácticas para optimizar los orificios de montaje

El diseño de orificios de montaje efectivos requiere atención a consideraciones tanto mecánicas como eléctricas.

• Espacio libre adecuado para los sujetadores: Asegúrese de que los sujetadores tengan suficiente espacio libre para ser instalados sin dañar los componentes cercanos.

• Coloque los componentes de manera inteligente: Los componentes frágiles, como los capacitores cerámicos, deben colocarse lejos de los orificios de montaje para evitar daños por la flexión de la placa o la presión de los sujetadores.

• Puesta a tierra y EMI: Asegúrese de que los orificios de montaje chapados se conecten a los planos de tierra para reducir la interferencia electromagnética. El uso de vías para mejorar la disipación de calor puede mejorar el rendimiento general de la PCB, especialmente en aplicaciones de alta potencia.

Conclusión

Los orificios de montaje son una parte esencial del diseño de PCB, ya que contribuyen tanto a la estabilidad mecánica como a la funcionalidad eléctrica. Si comprende las diferencias entre los orificios revestidos y no revestidos, elige los sujetadores adecuados y considera factores como la conexión a tierra y la distribución de la tensión, puede asegurarse de que el diseño de su PCB sea sólido y confiable.

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