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Taladros de PCB: diámetros terminados, herramientas y tolerancias

En CAD, elegir el taladro de una PCB parece sencillo: seleccionar un diámetro, colocar el orificio y exportar el archivo. La fabricación añade varios matices. ¿La cifra corresponde al diámetro terminado o al de la herramienta? ¿El orificio se metalizará? ¿Cuánto reducirá el cobre la abertura? ¿Qué tolerancia se aplica? ¿Quedará suficiente anillo anular después de las variaciones de registro y perforación?

Estas cuestiones afectan a vías, terminales, conectores press-fit, fijaciones, pasadores, ranuras y mecanizados de profundidad controlada. Esta guía explica cómo interpreta el fabricante los datos de taladro y cómo especificar orificios que permitan un montaje correcto sin costes innecesarios.

Tipos de orificios y significado de sus dimensiones#

Tipo de orificio¿Metalizado?Función principalEspecificación crítica
Vía pasanteSíConexión eléctrica entre capasOrificio terminado, anillo anular y metalizado
PTH para componenteSíInserción y soldadura de terminalesOrificio terminado y holgura del terminal
Orificio de montaje NPTHNoFijación mecánica o alineaciónDiámetro terminado y tolerancia de posición
Ranura metalizadaSíTerminal plano o función mecánica y eléctricaAnchura, longitud y radio terminados; metalizado
Ranura o recorte sin metalizarNoHolgura mecánicaGeometría final y tolerancia de fresado
Vía ciega o enterradaSíConexión entre capas seleccionadasGeometría final, relación de aspecto y apilado

Diámetro terminado frente a diámetro de herramienta#

El orificio terminado es la abertura que el diseñador espera en la PCB entregada. El diámetro de herramienta es el utilizado antes de los procesos posteriores. En un orificio metalizado se perfora con mayor diámetro: tras el desmear, el cobre químico, el electrolítico y a veces el acabado superficial reducen la abertura.

Un orificio pasante sin metalizar no tiene barril de cobre, de modo que la herramienta y el diámetro terminado solicitado están más próximos. Aun así, existen tolerancias de herramienta, desgaste, material y mecanizado. Especifique una tolerancia realista, sin asumir que el resultado será exactamente el valor nominal de CAD.

Las reglas de perforación publicadas por Eurocircuits ilustran la diferencia: su CAM interpreta la lista de herramientas del cliente como tamaños terminados y aplica su propio sobredimensionado a los agujeros metalizados. Esta conversión es una regla del proveedor, no un valor universal. No añada una compensación genérica de metalizado salvo que el fabricante solicite expresamente diámetros de herramienta.

Por qué los orificios metalizados quedan más pequeños#

Tras la laminación, un panel multicapa se perfora mecánicamente o por láser. Se limpian y desmearizan los agujeros, se deposita una capa semilla conductora y se añade cobre al barril. Cada depósito reduce la abertura. La distribución de cobre del panel puede afectar al espesor local, por lo que los fabricantes utilizan control de proceso y un intervalo de tolerancia, no un diámetro exacto garantizado.

La explicación de Eurocircuits sobre tolerancias del orificio terminado incluye tipo de agujero, incrementos de herramienta, desgaste, desmear, metalizado, equilibrio de cobre y acabado. Por ello, el plano debe definir el resultado terminado y permitir que el fabricante elija la herramienta.

Rangos habituales de taladro en PCB#

No hay una tabla universal válida para todos los fabricantes, laminados, espesores y servicios. Algunos proveedores de prototipos utilizan incrementos preferidos; los procesos avanzados admiten herramientas mecánicas menores y microvías láser. Los siguientes rangos son ejemplos de planificación, no tolerancias de pedido:

AplicaciónRango orientativoNota de diseño
Vía pasante mecánicaAproximadamente 0,20–0,40 mm terminadosConfirme taladro mínimo y relación de aspecto
Terminal de componente pequeñoTamaño del terminal más holgura de montajeUse el plano del componente, no un valor genérico
Pin de conectorFrecuentemente 0,9–1,1 mm terminadosRevise diagonal y tolerancia en pines cuadrados
Paso para M2Holgura según la aplicación por encima de 2 mmCompruebe clase de tornillo, recubrimiento y posición
Paso para M3Holgura según la aplicación por encima de 3 mmCoordine carcasa y geometría de arandela
Orificio de utillaje o alineaciónDefinido por el pasador correspondienteSuele exigir mayor precisión de posición

Utilice siempre las dimensiones de máximo material del fabricante del conector, fijación o componente. Un «pin de 1 mm» nominal puede necesitar un agujero mayor por su forma, recubrimiento y tolerancia. Para piezas soldadas por ola, contemple holgura de inserción y llenado de soldadura.

Cómo dimensionar orificios de componentes#

Terminales redondos

Parta del diámetro máximo del terminal según el plano. Añada holgura para tolerancias de componente y PCB, ángulo de inserción, acabado y método de ensamblaje. Una holgura escasa dificulta insertar o dobla terminales; una excesiva puede perjudicar el llenado de soldadura y la guía mecánica.

Terminales cuadrados y rectangulares

La diagonal de un terminal cuadrado supera su lado. Dimensione el orificio según la diagonal máxima, el radio de esquina y la tolerancia de recubrimiento. Los contactos press-fit son especiales: el proveedor suele definir un intervalo estrecho de diámetro terminado, un sistema de metalizado y una cualificación. No convierta una huella de conector convencional en press-fit solo reduciendo el agujero.

Elementos de fijación

Los orificios mecánicos deben derivarse de la cadena de tolerancias de la carcasa. Considere tornillo, recubrimiento, arandela, resalte, separador, posición de la placa y acceso de montaje. Si una fijación metálica debe aislarse del cobre, añada exclusión de cobre en todas las capas y confirme las distancias de fuga o la relación con el chasis.

Anillo anular y tamaño de taladro#

El anillo anular es el cobre que queda alrededor del agujero. Un pad aparentemente amplio en CAD puede quedarse justo por el desplazamiento de taladro y registro de capas. Para una estimación sencilla:

Anillo anular radial nominal = (diámetro del pad − diámetro terminado del orificio) ÷ 2

Es solo el valor geométrico nominal. El anillo mínimo terminado o el desprendimiento admisible deben contemplar tolerancias de perforación y registro. Reducir el agujero no resuelve automáticamente el problema: aumenta la relación de aspecto y puede complicar metalizado o ensamblaje.

Revise pads internos y externos por separado cuando varíen el apilado o la capacidad de registro. Acuerde si el fabricante puede eliminar pads no funcionales. Para alta fiabilidad, especifique los requisitos de rendimiento y aceptación aplicables sin depender únicamente de la regla CAD.

Relación de aspecto: profundidad dividida por diámetro#

En vías mecánicas suele expresarse como espesor de placa dividido por diámetro perforado. Una placa más gruesa o un agujero menor aumentan la relación y dificultan un metalizado uniforme. El límite depende del proveedor, tipo de agujero, material, proceso y clase de fiabilidad.

Si el diseño supera el límite estándar, puede aumentar la vía, reducir el espesor, usar laminación secuencial, sustituir la vía pasante por una estructura ciega cualificada o elegir un servicio más avanzado. Cada opción modifica coste y fiabilidad. Confirme el apilado antes de finalizar el trazado.

Perforación mecánica, láser y fresado#

Perforación mecánica

Las herramientas rotativas de carburo generan la mayoría de los agujeros pasantes y los ciegos o enterrados de mayor tamaño. Las herramientas muy pequeñas se desgastan antes y pueden permitir menos perforaciones, aumentando el coste. Reduzca variedades innecesarias y use tamaños preferidos si la función lo permite.

Microvías láser

El láser crea microvías poco profundas con una geometría distinta del barril mecánico convencional. Diámetro, profundidad, pad de captura, pad objetivo, apilamiento, relleno de cobre y laminación secuencial deben acordarse como un proceso HDI completo. Una microvía láser no es simplemente otra fila más pequeña de la tabla NC.

Ranuras y recortes fresados

Las ranuras pueden obtenerse mediante taladrado, fresado, punzonado u otros procesos. El diámetro de herramienta disponible determina el radio interior. Indique si se metalizan, defina anchura y longitud terminadas e inclúyalas tanto en los datos de taladro/fresado como en el plano mecánico.

Datos PTH y NPTH#

Los agujeros metalizados y sin metalizar deben distinguirse sin ambigüedad. Muchos fabricantes prefieren archivos separados; otros admiten atributos de formatos inteligentes como ODB++. Con Gerber y Excellon, incluya un mapa de taladros que clasifique cada herramienta como PTH o NPTH e identifique ranuras.

Un agujero de montaje no metalizado con pads de cobre puede interpretarse de forma distinta a un NPTH rodeado de exclusión de cobre. Si importan puesta a tierra del chasis, blindaje, press-fit o aislamiento, muestre la relación con el cobre en el plano y no espere que CAM la deduzca.

Lista de comprobación de archivos y plano#

  • Utilice un sistema de unidades y un formato de supresión de ceros controlados.
  • Identifique agujeros metalizados y no metalizados.
  • Especifique tamaños terminados salvo petición distinta del fabricante.
  • Indique tolerancias estrictas solo donde la función las requiera.
  • Identifique ranuras metalizadas y sin metalizar, avellanados, cajeados y perforaciones de profundidad controlada.
  • Incluya una tabla de herramientas y dimensiones terminadas.
  • Declare espesor, apilado, estructuras de vía, cobre y requisitos de metalizado.
  • Compare los archivos de taladro con cobre, máscara, contorno y datos mecánicos en un visor CAM.

Errores habituales de perforación de PCB#

Usar el nominal del terminal en vez del máximo

El componente puede no entrar si las tolerancias del terminal y del agujero terminado se acumulan en sentido desfavorable.

Aplicar dos veces la compensación de metalizado

Si el fabricante espera diámetros terminados, sobredimensionar manualmente el agujero en CAD puede producir una abertura mayor de la prevista.

No distinguir los NPTH

Los datos ambiguos pueden hacer que un agujero de montaje reciba cobre o pierda el aislamiento previsto.

Exigir tolerancias innecesariamente estrechas

Los límites estrechos elevan los costes de inspección, selección de herramientas y proceso. Resérvelos para press-fit, alineación u otras funciones que realmente los necesitan.

Ignorar la separación al cobre interno

Un agujero mecánicamente válido puede incumplir la distancia al cobre en capas ocultas. Aplique exclusiones y antipads en todo el apilado.

Preparar una estrategia de agujeros fabricable#

Agrupe los agujeros por función: vías eléctricas, terminales, fijación, utillaje, ranuras y características especiales. Defina requisitos a partir de la pieza asociada o la función eléctrica y compárelos con tamaños preferidos, taladro mínimo, tolerancia, anillo anular y relación de aspecto del proveedor. Así evita que una regla global de «agujero lo más pequeño posible» genere costes innecesarios.

Puede ampliar información con fundamentos de las vías PCB, ensamblaje de inserción, diseño de agujeros de montaje y cajeados y avellanados. Para revisar la fabricabilidad, envíe a PCBPit los archivos de taladro, plano, apilado y cantidad.

Preguntas frecuentes#

¿El archivo debe indicar los tamaños de orificio terminado?

Muchos fabricantes esperan dimensiones terminadas y calculan sus herramientas. Confirme la regla del proveedor y declare la convención en el plano para evitar compensaciones duplicadas.

¿Por qué se perfora un agujero metalizado mayor que su tamaño final?

El cobre y otros depósitos crecen sobre la pared y reducen la abertura. El fabricante elige una herramienta mayor para que el agujero terminado quede dentro de tolerancia.

¿Cuál es el tamaño mínimo de taladro en PCB?

No hay un mínimo universal. Depende de perforación mecánica o láser, espesor, material, relación de aspecto, metalizado y capacidad del proveedor. Use las reglas actuales del servicio elegido.

¿Los agujeros de montaje llevan metalizado?

Pueden ser PTH o NPTH. Elija según puesta a tierra, mecánica y aislamiento, y especifíquelo claramente en los archivos y el plano.

¿Cuánto mayor debe ser un agujero que el terminal?

Use la envolvente máxima del terminal y un análisis de tolerancias de ensamblaje. La holgura depende de forma, recubrimiento, inserción, soldadura y requisitos del producto.