Los componentes de montaje superficial se fijan a pads en la superficie de una tarjeta de circuito impreso’s. Los componentes de montaje con orificio pasante tienen terminales que atraviesan orificios de la tarjeta para soldarse. La tecnología de montaje superficial (SMT) suele ser adecuada para diseños compactos y ensamble automatizado; la tecnología de orificio pasante (THT) puede ser útil cuando un componente específico o la carga mecánica lo requiere. Muchas tarjetas usan ambos métodos.
La elección adecuada depende de los componentes, las fuerzas a las que están sometidos, el diseño de la tarjeta y el plan de producción. Esta comparación analiza esas decisiones una por una y luego sigue una tarjeta ficticia de tecnología mixta durante el ensamble y un cálculo ilustrativo de costos.
Conclusiones clave
- Los dispositivos de montaje superficial se fijan a pads de la superficie; los terminales de los componentes de orificio pasante atraviesan orificios de la tarjeta.
- En general, SMT permite diseños más densos y facilita la colocación automatizada. Los terminales de orificio pasante pueden proporcionar una ruta adicional para soportar cargas, pero ninguno de los métodos garantiza la confiabilidad de las uniones.
- Una tarjeta mixta puede usar SMT para componentes compactos y componentes de orificio pasante cuando los requisitos reales del componente y de la carga lo justifiquen.
- Compara los costos de preparación, componentes, fabricación y ensamble para las cantidades previstas. El punto de equilibrio calculado con un conjunto de supuestos no es un umbral universal.
Montaje superficial vs. orificio pasante: diferencias clave
| Consideración | Montaje en superficie | Orificio pasante |
|---|---|---|
| Fijación | Las terminales se sueldan a pads en la superficie de la tarjeta. | Las terminales atraviesan orificios y se sueldan a la tarjeta. |
| Espacio y trazado | Los encapsulados pequeños y la colocación en cualquiera de las caras pueden facilitar diseños densos. | Los orificios para componentes ocupan espacio en la tarjeta y pueden limitar el trazado en otras capas. |
| Ensamble típico | Es común aplicar pasta de soldadura, colocar los componentes automáticamente y soldarlos por reflujo. | Es común insertar los componentes y después soldarlos a mano, por ola o de forma selectiva. |
| Carga mecánica | Revisa las cargas en las uniones, los elementos de retención y cualquier soporte de la carcasa. | Los terminales y los orificios metalizados pueden ayudar a soportar cargas; aun así, el soporte y las pruebas son importantes. |
| Retrabajo | Las uniones pequeñas u ocultas pueden requerir herramientas especializadas. | Los terminales accesibles pueden facilitar la soldadura manual, pero puede ser difícil retirar componentes con varios pines. |
| Factores de costo | Componentes, esténcil y preparación de la máquina, colocación, reflujo e inspección. | Componentes, perforado y cualquier proceso de inserción, soldadura, fijación e inspección. |
Estas son tendencias de diseño, no calificaciones aplicables a todos los encapsulados. Por ejemplo, la descripción general de Texas Instruments sobre encapsulados para reguladores de voltaje señala que los terminales de orificio pasante pueden obstruir las pistas de las capas inferiores. La restricción real depende de la tarjeta y del componente.
¿Qué son SMT, SMD y la tecnología de orificio pasante?
Tecnología de montaje superficial es un método para fijar componentes a pads conductores en la superficie de la tarjeta de circuito impreso (PCB). Un dispositivo de montaje superficial, o SMD, es un componente diseñado para ese método. Un SMD puede tener terminales visibles, terminaciones en los extremos o contactos debajo del cuerpo. La guía sobre tecnología de montaje superficial explica los encapsulados comunes y las etapas del ensamble.
Tecnología de orificios pasantes utiliza terminales de componentes insertados en orificios de la tarjeta. Para las conexiones eléctricas, los orificios suelen estar metalizados: una capa de cobre recubre la pared del orificio y la conecta con los pads o las capas necesarios. Un orificio sin metalizar no tiene una pared conductora y suele cumplir una función mecánica. Consulta la guía de diseño de PCB con orificios pasantes para conocer los tipos de orificios y las consideraciones de diseño.
La ilustración de portada muestra secciones transversales simplificadas; ninguno de los dibujos está a escala. Un diseño puede combinar ambos métodos de montaje en la misma PCB.
Compromisos de diseño y confiabilidad
Espacio en la tarjeta y trazado
SMT ofrece muchos encapsulados pequeños y permite colocar componentes adecuados en cualquiera de las caras de una tarjeta. Esa flexibilidad puede ayudar a lograr un diseño denso, aunque cada encapsulado requiere su propio patrón de pads, espacios libres y acceso para el ensamble o el retrabajo.
Un terminal de orificio pasante ocupa un orificio y el espacio libre asociado. Un orificio que atraviesa una tarjeta multicapa también puede interrumpir el trazado en las capas entre la entrada y la salida. Compara las huellas reales de los componentes con las reglas de diseño del fabricante: un SMD específico no necesariamente es más pequeño que todas las alternativas de orificio pasante.
Esfuerzo mecánico y desempeño eléctrico
En el caso de un conector que se enchufa y desenchufa, sigue la fuerza desde la interfaz de acoplamiento hasta el conector, las uniones soldadas, la tarjeta y la carcasa. Los terminales de orificio pasante pueden contribuir a la retención mecánica. Algunos conectores de montaje superficial también tienen elementos de retención o pueden recibir soporte de sujetadores o de la carcasa.
Las recomendaciones de Samtec sobre clips de bloqueo para conectores analiza la retención adicional y la tensión que el acoplamiento repetido puede ejercer sobre las uniones. Revisa el plano de la pieza seleccionada, sus capacidades de carga y las pruebas previstas; el estilo de montaje por sí solo no garantiza confiabilidad ante vibraciones o uso repetido.
La misma precaución aplica a los límites térmicos y eléctricos. Usa las capacidades nominales de corriente, voltaje y temperatura de cada pieza, así como el diseño térmico de la tarjeta. Texas Instruments señala que un diseño adecuado de PCB puede dar a algunos encapsulados de montaje superficial una resistencia térmica comparable a la de ciertos encapsulados de orificio pasante. Ningún método de montaje es inherentemente la opción de alta potencia.
Prototipado, retrabajo y disponibilidad de piezas
Una pieza grande de orificio pasante con terminales accesibles puede ser fácil de instalar a mano. Retirar un conector con muchos pines soldados de una tarjeta multicapa con orificios metalizados puede ser más difícil. El retrabajo de SMT puede ir desde soldar a mano piezas accesibles hasta trabajos que requieren aumento, aire caliente controlado u otro equipo para uniones pequeñas u ocultas.
Verifica la disponibilidad antes de comprometerte con una huella. Es posible que un circuito integrado, conector o pieza de repuesto necesario solo se ofrezca en un tipo de encapsulado, y que un encapsulado aparentemente similar tenga una distribución de pines o una capacidad nominal distinta.
Cómo elegir para una tarjeta con tecnologías mixtas
Considera un tarjeta de control ficticia con un circuito integrado de montaje superficial, resistencias de montaje superficial tamaño imperial 0603 y un conector de cuatro contactos que se conectará y desconectará. Dos diseños candidatos mantienen sin cambios el circuito integrado y las resistencias:
- Opción SMT: un conector de montaje superficial de cuatro contactos sin pestañas de montaje de orificio pasante.
- Opción mixta: un conector de orificio pasante de cuatro contactos en la misma tarjeta SMT.
El ejemplo supone que podrían existir opciones adecuadas. No establece que dos conectores reales sean intercambiables. Confirma sus distribuciones de pines, capacidades nominales, dimensiones y piezas de acoplamiento antes de compararlos.
| Requisito | Opción SMT | Opción mixta | Verificaciones antes de seleccionar |
|---|---|---|---|
| Compatibilidad eléctrica y física | Huella de pads superficiales. | Huella de terminales y orificios. | Distribución de pines, capacidades nominales de voltaje y corriente, pieza de acoplamiento y espacio libre en la carcasa. |
| Fuerza de acoplamiento | Evalúa el soporte de las uniones y de la carcasa. | Evalúa la carga en los terminales, los barriles y la tarjeta. | Fuerza de inserción, elementos de retención, ciclos de acoplamiento y pruebas requeridas. |
| Diseño | Reserva espacio para los pads y acceso para el retrabajo. | Reserva orificios metalizados y espacio libre para el enrutamiento. | Planos del fabricante, reglas de diseño de la tarjeta y acceso para el proceso elegido. |
| Producción | Verifica la colocación del conector y su compatibilidad con el reflujo. | Planea la inserción y una operación de soldadura adecuada. | Revisión del ensamblador, acceso para inspección, suministro de piezas y supuestos para la cotización. |
Si el conector SMT cumple los requisitos de carga con el soporte disponible y supera las pruebas acordadas, podría ser la opción más sencilla para esta tarjeta. Si la opción de orificio pasante cumple mejor los requisitos mecánicos o de componentes verificados, la operación adicional podría valer la pena. Antes de decidir, pide al ensamblador una revisión del diseño para manufactura del diseño real; ninguna conclusión se deriva únicamente del estilo de montaje.
Cómo se ensamblan las tarjetas con SMT y orificio pasante
Una secuencia común para una tarjeta mixta es:
- Aplicar pasta de soldadura a los pads superficiales necesarios, a menudo con una plantilla.
- Colocar los componentes SMD adecuados y someter la tarjeta a reflujo para que la pasta forme uniones soldadas.
- Insertar los componentes de orificio pasante, y luego soldar sus terminales mediante un proceso manual, por ola o selectivo adecuado.
- Inspeccionar y realizar las pruebas acordadas para la fabricación, los componentes y los requisitos de aceptación.
El orden puede variar según la orientación de la tarjeta, los componentes en ambos lados, los límites térmicos, el enmascarado, los espacios libres y el equipo disponible. La soldadura selectiva se dirige a áreas específicas y puede ser adecuada para un ensamblaje mixto; no es la única opción posible. La descripción general de los procesos de soldadura de PCB de Altium describe los métodos de reflujo, por ola y selectivo.
Algunos componentes de orificio pasante debidamente calificados pueden ensamblarse mediante reflujo con pasta en los pinesLa pasta se deposita en las aberturas de los orificios, se insertan los terminales y se calienta el ensamble para que la soldadura se derrita. Un documento técnico alojado por IPC señala que las dimensiones de los componentes y su resistencia al calor pueden limitar la soldadura por reflujo. El proceso también depende del volumen de pasta, el diseño de las huellas y las capacidades del ensamblador. No supongas que todos los conectores pueden pasar por un horno de reflujo. Para conocer las etapas del horno y las consideraciones sobre el perfil, consulta el guía de soldadura por reflujo.
Acuerden con el ensamblador los requisitos de inspección y aceptación. La descripción general de las normas de IPC describe los requisitos de J-STD-001 para ensambles soldados y los criterios de aceptabilidad visual de IPC-A-610. Revisa el contrato con el cliente y la edición aplicable, en lugar de dar por sentados una clase de producto o un método de inspección.
¿Qué afecta el costo del ensamble SMT frente al de orificios pasantes?
La mejor comparación usa los mismos requisitos de tarjeta y el mismo volumen para ambas opciones. Los costos pueden incluir componentes, fabricación de la tarjeta sin componentes, preparación, colocación o inserción, soldadura, inspección, rendimiento y logística. Un conector de orificios pasantes puede agregar un paso al proceso; un conector SMT puede tener un precio distinto o requerir soporte.
Las siguientes cifras son inventadas únicamente para ilustrar el cálculo. No son una cotización de un proveedor ni precios de una empresa. Supongamos que el controlador ficticio tiene un conector por tarjeta y que ambas opciones ya usan la misma línea SMT. Mantengamos iguales los costos de fabricación, prueba y rendimiento, aunque las huellas de los conectores y los archivos de perforación sean distintos; excluyamos todas las demás diferencias de costo.
| Opción de conector | Costo adicional de preparación | Costo adicional de componentes y ensamble por tarjeta | 100 tarjetas | 1,000 tarjetas |
|---|---|---|---|---|
| SMT | $0 | $0.75 | $75 | $750 |
| Orificios pasantes en una tarjeta SMT | $180 | $0.40 | $220 | $580 |
Curva de comparación de costos que muestra el punto de equilibrio en el que se cruzan los costos del ensamble SMT y el de orificios pasantes, a las 515 tarjetas de circuitoEn este caso, la opción mixta ahorra $0.35 por tarjeta, pero agrega $180 de preparación. El punto de equilibrio calculado es $180 ÷ $0.35, es decir, aproximadamente 514.3 tarjetas; a las 515 tarjetas completas, la opción mixta tiene por primera vez un costo adicional menor. Si desaparece el ahorro por tarjeta, no se puede recuperar este costo de preparación con ese ahorro.
Una cotización real puede dar un resultado distinto porque pueden variar el área de la tarjeta, la fabricación de los orificios, el abastecimiento, la calificación, los fixtures, la inspección y el rendimiento. Entrega a cada proveedor los mismos requisitos y cantidades. La guía sobre los archivos necesarios para cotizar una PCBA explica qué información de diseño, componentes y pruebas debes preparar.
Preguntas frecuentes sobre montaje en superficie y orificios pasantes
¿Se pueden colocar componentes de montaje en superficie y de orificios pasantes en la misma PCB?
Sí. Una PCB de tecnología mixta puede combinar circuitos integrados y componentes pasivos de montaje en superficie con conectores u otros componentes de orificios pasantes. La ruta de ensamble depende de los componentes seleccionados, el diseño de la tarjeta y los procesos disponibles.
¿Los orificios pasantes siempre son más confiables?
No. La confiabilidad depende del componente, las cargas, el soporte de la tarjeta, el entorno, el proceso de soldadura y la calificación. Los terminales de orificios pasantes pueden ayudar a lograr una sujeción mecánica; un conector de montaje en superficie con el soporte adecuado también puede cumplir los requisitos. Verifica el diseño y las condiciones de prueba concretos.
¿El SMT es más barato para una producción pequeña?
No necesariamente. Influyen los precios de los componentes, la mano de obra, la preparación, el equipo que ya se necesita y la cantidad de tarjetas. Solicita cotizaciones para las cantidades que prevés producir; el ejemplo de costos anterior utiliza únicamente un conjunto de supuestos inventado.
¿SMD es lo mismo que SMT?
No. Un SMD es un dispositivo de montaje en superficie, es decir, el componente. SMT es la tecnología que se utiliza para montarlo sobre pads de superficie. Una tarjeta ensamblada con SMT también puede tener componentes de orificios pasantes.
Prepara tu solicitud de ensamble
Al solicitar una cotización, comparte los archivos de la tarjeta, la lista de materiales, las cantidades previstas, los requisitos de carga de los conectores y el alcance deseado de inspección o pruebas servicios de ensamble de PCB. Una revisión específica del proyecto puede comparar los componentes, el diseño y el proceso antes de que te comprometas con cualquiera de las opciones.
