¿Para qué sirven los 'nudillos' en los LED y fotodiodos de orificio pasante?

Estoy usando un LED IR y un fotodiodo, y he diseñado el PCB de acuerdo con las especificaciones que encontré en la hoja de datos, es decir, los tamaños de los agujeros para los pines son de 0.6 mm. Sin embargo, en estos componentes hay 'nudillos' (vea la imagen a continuación) y estos son más anchos que el tamaño del agujero que citan para los pasadores.

Entonces, el problema es que el componente no baja lo suficiente en el tablero debido a estos nudillos. ¿Por qué están ellos ahí? ¿Cómo puedo saber qué ancho tienen para que mis agujeros tengan en cuenta esto?

Tengo dos posibles explicaciones:

• Los 'nudillos' están ahí intencionalmente para evitar que los pines atraviesen la PCB.
  La mayoría de las veces no se desea que los pines atraviesen la PCB.
• Son un remanente del proceso de producción (ver imagen a continuación).
  Primero, los pasadores son parte de una sola hoja de metal y se cortan después de los troqueles y las carcasas. El corte deja los nudillos.

Esas pistas particulares en la foto no parecen tener la intención de evitar que la parte baje tanto como desee. ¿Está seguro de que utilizó el tamaño de orificio recomendado en la hoja de datos? ¿O simplemente tomó la dimensión nominal y la usó? Esperaría que el tamaño recomendado sea relativamente grande para tal artículo.

Obtenga un juego de estos calibradores genéricos de fabricación china (solo cuestan entre $ 10 y $ 30 dependiendo de dónde los compre y la calidad). Puede obtener otros de mayor calidad (por ejemplo, Mitutoyo o Brown & Sharpe), pero no es realmente necesario e incluso los calibradores más caros no son adecuados para una alta precisión de más de un par de milésimas de pulgada (pero eso es lo suficientemente bueno para tamaños de orificios perforados) )

También puede obtener un micrómetro de 1 "si necesita medir cosas como el grosor con mayor precisión. El tipo vernier es barato, los tipos digitales electrónicos aún cuestan un poco más que los tipos mecánicos.

Por lo general, es una mala forma empujar las brocas moldeadas de plástico hasta la placa: habrá un CTE diferencial (coeficiente de expansión térmica) entre el XY de la PCB (pequeña) y el epoxi (grande) para que la pieza esté bajo tensión y tenderá a abrirse cuando se exponga a temperaturas extremas. Permitir un poco de plomo allí proporciona algo de "ceder" para que la pieza no se destruya.

Editar: no faltan dibujos LED mal especificados, incluso de fabricantes relativamente conocidos. Por ejemplo, aquí hay uno bastante bueno de Cree.

Puede notar que hay dos variaciones de marco principal, una con y otra sin los "nudillos" (como Russell mencionó en su respuesta), sin embargo, la que todavía no tiene artefactos donde se unieron las uniones de los marcos continuos (como mencionó Curd ) Desafortunadamente, los artefactos no están dimensionados ni en tamaño ni en posición (y uno podría suponer que encajan dentro de la tolerancia de los cables 0.5 +/- 0.1 mm, pero dudo seriamente que esté garantizado que sea cierto). Los que tienen nudillos más grandes solo tienen un valor nominaldimensión de 1.2 mm, por lo que no sabemos realmente si un agujero de 1 mm (por ejemplo) permitirá que el LED pase o no. El primer envío podría ser encontrar y el siguiente no, y no hay queja de las especificaciones. Es probable que un agujero de 0,8 mm funcione, pero no hay garantías. Tengo otras hojas de datos en papel de proveedores realmente importantes con sede en Taiwán que no son mejores (y algunas son peores). Lo mejor que puede hacer como usuario de una pequeña cantidad es emplear los calibradores (ver arriba) en una muestra y esperar que no cambien los proveedores de marcos principales, etc., o que cambien a un proveedor con especificaciones más estrictas.

A continuación se muestra un dibujo de hoja de datos mucho más estrictamente especificado (de esta hoja de datos de Panasonic) que le dice todo lo que necesita saber:

Creo que los "nudillos" aquí (como opiné sobre los suyos) no están destinados a evitar que el LED caiga lo más posible, son solo artefactos de la fabricación. Se especifica la dimensión máxima, pero no la mínima, por lo que no hay garantía. Sin embargo, hay una especificación de 2 mm que indica que se requiere un espacio de 2 mm debajo del LED (al menos esa es mi interpretación: que es un mínimo, no un máximo). Esto es para ayudar a evitar que el LED sea destruido por los coeficientes térmicos diferenciales de expansión, tanto inmediatamente después del montaje como durante la operación. Tenga en cuenta que está por encima de la parte superior de los "nudillos", por lo que es aceptable tener los "nudillos" dentro de la PCB.

En general, para los LED de orificio pasante, generalmente hemos utilizado plantillas mecánicas para mantener los LED en una posición relativamente precisa durante la soldadura, incluso cuando se sueldan a mano. Si necesita bajar a la dimensión de 2 mm en el dibujo anterior, usaría un agujero relativamente grande, por lo que podría ser descuidado según el proveedor de LED del día. Cosas como separadores cilíndricos tipo de trabajo, pero son bastante descuidados incluso con agujeros de PCB apretados: la parte inferior del LED no es tan plana, etc. Algunos fabricantes usan separadores que se disuelven en la operación de limpieza para una ubicación cruda. Bien si no le importa el costo adicional, piezas, etc.

Edit2: Por cierto, si decides archivar el marco de plomo, ten en cuenta que quitarás el revestimiento (generalmente Sn) y expondrás la aleación debajo (la mayoría de las veces es de acero para mantener los costos bajos, verifica fácilmente con un imán ) ¡No espere poder soldar al material del núcleo del marco expuesto!

Resumen:

Si bien tales protuberancias o "tapones" posiblemente podrían ser el resultado de la fabricación de artefactos, este no es el caso de los componentes destinados a la inserción de agujeros pasantes de PCB.

Los componentes con o sin tales protuberancias están disponibles 'a pedido' de algunos fabricantes. Desempeñan un papel muy real en la alineación y posicionamiento de componentes. Tengo varios documentos sobre sus méritos y uso que puedo localizar y consultar si hay suficiente interés.

Hacer agujeros lo suficientemente grandes como para permitir que los topes pasen a través de ellos puede generar una variedad de problemas.

Más:

Los "nudillos" se denominan "topes" (al menos por algunos fabricantes de componentes, y están destinados a permitir y hacer que el componente se asiente en una alineación fija tanto: en
relación con el plano de la PCB como por encima de la superficie de la PCB.

El moldeado del cuerpo de los componentes, como los LED, está menos limitado dimensionalmente (también conocido como construido con menos precisión prevista) que el marco y los cables, y el asentamiento de los cuerpos de los componentes contra la superficie del PCB causará una mayor desalineación promedio desde la vertical. Los componentes que emiten o detectan radiación pueden tener su rendimiento y / o apariencia afectados por dicha desalineación.

El efecto en la soldadura del reverso probablemente sea mínimo, pero puede suceder en cierta medida.
Sin embargo, un componente asentado contra una PCB estará sujeto a tensión en la interfaz del cable al cuerpo cuando se aplica fuerza radial a la parte superior del componente. En algunos casos, la altura es mucho mayor que el brazo de palanca en la superficie del tablero y las fuerzas "laterales" en la parte superior del componente (como un LED) pueden multiplicarse, por ejemplo, por un factor de 10 en la interfaz del cable.

La contracción térmica después de soldar tenderá a "sacar el pasador del cuerpo" si el cuerpo está firmemente asentado contra el tablero. Incluso si esto no causa daños notables a corto plazo, puede haber un estrés continuo en la interfaz del cable que se "resuelve" con el tiempo. El daño que resulta en problemas detectables puede ser pequeño pero contribuir a problemas de confiabilidad continuos.

Un componente asentado contra la superficie de la PCB hace que el acceso a la intersección plomo-PCB no esté disponible o esté menos disponible para los líquidos de limpieza, si se usa, y también puede atrapar tales líquidos.

Importante:

Algunos fabricantes especifican dos variedades de componentes que son idénticos además de ser suministrados con o sin tapones. Diseñar para un tipo y recibir el otro tipo puede tener un gran impacto en los aspectos de producción. Si los agujeros se hacen de gran tamaño para permitir el paso de los topes, los componentes pueden terminar desalineados de forma semialeatoria después de soldar. El resultado puede verse muy mal en un producto que utiliza, por ejemplo, varios LED como fuente de luz. (Pregúntame cómo lo sé :-)). Al soldar LED donde la alineación es importante, es "lo suficientemente común" usar plantillas de alineación para mantener la alineación durante la soldadura, con o sin topes.

Perforar agujeros o diseñar agujeros más grandes para acomodar los tapones de modo que pasen a través de los agujeros es una práctica extremadamente mala y podría conducir a problemas de confiabilidad a largo plazo. El orificio resultante para el espacio libre de plomo puede ser significativamente mayor de lo que es apropiado y puede conducir a problemas de soldadura y soldadura. Si los componentes son soldados a mano por personas conscientes de los problemas prácticos y que también toman las medidas adecuadas, es probable que los problemas sean mínimos. Si se utiliza soldadura automática, se debe tener cuidado para garantizar que la calidad no se vea afectada negativamente.