¿Qué es un pad de PCB?#
Un pad es una zona de cobre expuesto de una placa de circuito impreso donde se suelda el terminal de un componente. Los pads establecen las conexiones eléctricas de los componentes. Su diseño y posición son determinantes para la soldabilidad, la sujeción y la transferencia de calor.
Según el componente y su encapsulado, suelen clasificarse en pads para componentes de inserción y pads de montaje superficial.
Pads de montaje superficial#
Los pads de montaje superficial permiten colocar los componentes directamente sobre la superficie de la placa. Frente a los pads de inserción, son especialmente adecuados para componentes pequeños. Permiten concentrar más componentes en menos espacio y aumentar las funciones y prestaciones del conjunto.
Esto supone una ventaja importante en las placas multicapa complejas. Sin embargo, los componentes que generan mucho calor pueden necesitar un diseño térmico específico; los pads convencionales por sí solos no siempre son suficientes.
Pads de agujero pasante#
Los pads de agujero pasante se utilizan para componentes de inserción. Antes de soldar, sus terminales se introducen en los agujeros de los pads.
Estas uniones ofrecen conexiones mecánicas y eléctricas duraderas entre los componentes y la placa. No obstante, los terminales y la cantidad de agujeros pueden reducir el espacio disponible para el trazado de una PCB multicapa.
Pads para BGA#
En los componentes BGA, el diseño del pad es fundamental para la fabricabilidad. Las dos variantes habituales son los pads definidos por la máscara de soldadura (SMD) y los no definidos por la máscara, o definidos por el cobre (NSMD).
Pads definidos por la máscara de soldadura (SMD)#
En los pads SMD, la abertura de la máscara define la superficie soldable del BGA. La abertura es menor que el pad de cobre y la máscara cubre parcialmente sus bordes. Este solape ayuda a sujetar el pad frente al desplazamiento o desprendimiento y delimita la zona de unión del BGA.
A cambio, se reduce el cobre expuesto. También puede disminuir el espacio entre pads de cobre adyacentes, limitando el ancho de las pistas que pasan entre ellos y la ubicación de agujeros metalizados.
Pads no definidos por la máscara de soldadura (NSMD)#
NSMD significa Non-Solder Mask Defined; también se conoce como geometría definida por el cobre. El tamaño lo determina el propio pad, no la abertura de la máscara. Entre el borde del pad y la máscara queda una pequeña separación, por lo que toda la superficie de cobre del pad permanece expuesta.
Esta geometría proporciona más superficie para la unión soldada y mayor separación entre pads. Se utiliza ampliamente en BGA de alta densidad y paso fino. Su inconveniente es la susceptibilidad al desprendimiento por esfuerzos térmicos y mecánicos.
Conclusión#
Los pads son una parte esencial del trazado y de la fabricación de una PCB. Conocer su diseño ayuda a crear circuitos fiables y eficientes. Para una solución integral de placas, puede contar con PCBPit.
Aspectos esenciales del diseño de pads#
Los pads conectan los terminales del componente al cobre y forman una unión soldada controlada. Sus dimensiones dependen de las tolerancias del componente, el proceso de soldadura, la máscara, la abertura de pasta, la inspección y la reparación, no solo del tamaño nominal del terminal.
- Parta del plano actualizado del componente y de una norma controlada para las huellas.
- Prevea filetes de soldadura en punta, talón y laterales adecuados al encapsulado.
- Elija de forma deliberada una geometría definida o no definida por la máscara.
- Coordine los pads de cobre con las aberturas de la plantilla y la segmentación del pad térmico.
- Compruebe el trazado de escape, la posición de las vías y los anillos anulares sin restar superficie soldable.
- Reserve el contorno de ocupación y las separaciones necesarias para montar y reparar componentes.
Preguntas frecuentes#
¿El pad debe tener el mismo tamaño que el terminal?
No. Normalmente incluye márgenes para las tolerancias del componente y de colocación, además del filete de soldadura necesario.
¿Qué es un pad definido por la máscara de soldadura?
Su abertura de máscara es menor que el cobre, de modo que la máscara determina el área soldable. Es habitual en determinados diseños BGA.
¿Se pueden colocar vías dentro de los pads?
Sí, pero una vía abierta puede absorber soldadura. En aplicaciones de paso fino se suelen usar vías en pad rellenas y recubiertas de cobre.