1. Inleiding tot PCB-gate
PCB, of gedrukte stroombaanbord, is 'n baie belangrike komponent of boublok vir stroombaanskepping waarop verskillende stroombaankomponente gekoppel word. Maar die belangrikste faktor vir die ontwerp en hantering van alle komponente op die bord is dat verskillende tipes gate gemaak word met behulp van verskillende tegnieke en prosesse. Elke tipe gat het sy eie proses van vervaardiging en werkverrigting. Die hooffunksie van gate is om dit maklik te maak vir komponente om op die bord te monteer, wat sterk en betroubare elektriese verbindings en strukturele sterkte vir die PCB-bord bied. In hierdie tutoriaal sal ons verskillende tipes PCB-gate behandel wat belangrik is vir akkurate PCB-ontwerp en -produksie volgens projekvereistes. So kom ons begin!
2. Tipes PCB-gate
2.1 Geplateerde Deurlopende Gate (PTH)
Deurlopende gate word ook bekend as elektrolose platering van koper. Hierdie gate word deur die bord geboor en uitgevoer met behulp van koper, wat 'n geleidende materiaal is. Tin of goud word gebruik vir die voering van die plating wat help om die verbinding tussen PCB-bordlae te maak.
Die funksie van hierdie gate is om elektriese verbindings te maak tussen verskillende PCB-bordlae of komponente wat aan die bord gekoppel is. Hierdie gate is ook nuttig om lae weerstand vir komponentleidings en koperdrade te bied en die meganiese stabiliteit van die PCB-samestelling te verhoog.
Deurgeplateerde gate is ook nuttig om sterk verbindings tussen die dubbelsydige bord of meerlaagse bordlae te maak.
Die hoofgebruike van PTH's is in harskoperplatering, koperplatering of diamantkoperplatering.
2.2 Nie-geplateerde deurgate (NPTH)
In hierdie tipe PCB-gat word geen koper as plateermiddel op gatwande gebruik nie; gevolglik het gatvate nie 'n geleidende aard of elektriese eienskappe nie. Dit is die beste om hulle te gebruik waar die bord koperspore aan 'n enkele kant het, maar hulle is nie 'n goeie opsie vir meerlaagborde nie, aangesien die gebruik van hierdie gate die aantal lae vir die bord verminder.
Die vervaardiging van hierdie gate is egter 'n maklike en vinnige proses en word gebruik vir die maak van gate vir die bevestiging van borde by die werkpunt. Hulle word ook gemaak vir skroewe of boutagtige komponente, wat vasgemaak word en as 'n hitteafleier vir hitteverspreiding gebruik word.
2.3Halwe gate
Die halfgate in die PCB-bord, ook genoem plaathalfgate of keëlgate, word gedeeltelik deur gate geboor wat aan die rand van die bord gemaak is, en hierdie gate word halfpad deurgefrees. Hierdie gate word gebruik om 'n ander PCB op die hoofbord te soldeer. Eenvoudig gestel, maak die verbinding tussen twee aparte borde, en hulle is die hoofdeel van hoëdigtheid-komponentverbindings. Vir die verbinding van Bluetooth op 'n ander bord word geplateerde deurgate gebruik.
2.3 Via-gate
Die hoofdoel van via-gate is om sterk elektriese verbindings vir verskillende lae PCB-borde te maak en ook om gebruik te word vir geplateerde deurgat-komponentverbindings, ens. Die verbinding van verskillende lae meerlaagborde deur vias help om seinvloei tussen lae en gekoppelde komponente te vergemaklik.
Blinde Vias
Die blinde vias van die bord word van die boonste of onderste lae na die binneste lae gemaak en gaan nie heeltemal in die bord deur soos geplateerde deurvias nie. In hierdie aansig kan ons nie die ander kant van die bord sien nie.
Hierdie vias word gemaak met behulp van 'n meganiese boorproses, en soms word lasers gebruik om blinde vias te boor. Vir die boor van hierdie via-tipes, maak seker dat hul akkurate afmetings is. Dit is óf 'n moeilike proses, maar ons kan blinde vias direk op die bord boor.
Die hoofgebruik van blinde vias is om 'n verbinding met een eksterne laag met 'n minimum van een binneste laag te maak. Die aspekverhouding vir hierdie vias is 1:1 of groter.
Die blinde vias is deel van HDI PCB-vervaardiging, maar maak seker dat die bord met blinde vias nie altyd HDI PCB is nie.
Begrawe vias
Die begrawe vias word tussen die interne lae van die PCB-bord gemaak, en hierdie is nie sigbaar van die buitekant van die bord nie. Die hoofdoel van hierdie vias is om verbindings tussen 2 of meer binneste lae te maak. Vir elke verbindingsvlak, definieer gate as aparte boorlêers.
Die aspekverhouding vir begrawe vias is 1:12 of groter.
Volgens IPC-standaarde is die aanbevole deursnee vir blinde vias en begrawe vias nie groter as 6 mil nie.
Gestapelde Vias
Stapelvias is blinde vias of begrawe vias wat gebruik word om verbindings tussen verskillende bordlae vir meer as drie stroombaanlae te maak. Die gestapelde vias kom met twee of meer vias wat op mekaar gekonfigureer is en wat oor baie lae borde loop.
Die hoofgebruike van gestapelde vias is in meerlaagborde en ook in HDI-borde. Die ontwerp van gestapelde vias is sodanig dat elke via in die stapel met een interne laag van die bord gekonfigureer is.
Die hoofkenmerk van hierdie vias is om deurlopende elektriese verbindings in verskillende lae te bied. Die projekte waar ruimte beperk is, maar komplekse ontwerp gestapelde vias word gebruik.
Verspreide Vias
Die verspringende vias word gemaak wanneer verskillende PCB-bordlaag-vias gekoppel word, maar nie oorvleuel nie. Die verspringende vias kom met baie vias in sulke verbindings wat nie 'n direkte verbinding het nie, aangesien boorasse verskil.
Die verspringende vias maak 'n sigsagpatroon op die bord wanneer ons die bord van enige kant af beskou. Die hoofgebruike van verspringende vias is in HDI-borde en meerlaag-PCB's.
Slaan Vias oor
Hierdie via gaan deur baie lae van die bord, maar het geen elektriese verbinding met enige laag nie. Skip-vias kan oorvleuelende vias, blinde vias of begrawe vias wees. Hierdie vias is belangrik vir die HDI-bord om kompakte en ingewikkelde stroombane te maak. Skip-vias maak vertikale elektriese verbindings tussen bordlae wat digte komponentpakking skep en die seinpadlengte verminder.
Vias-in-Pad
'n Via in die pad is 'n minder algemene tipe PCB-vias, en in hierdie ontwerp word die via direk onder die oppervlakgemonteerde komponentpad gemaak eerder as om die spoor om die pad te lei. Via die verbinding van die komponentpad op die boonste lae met die binneste laag van die bord.
Die hoofkenmerke wat help om hierdie vias te gebruik, is dat hulle maklike roetering en beheer van parasitiese induktansie bied. Die nadeel daarvan is dat tydens hervloeiing soldeerpasta deur vias beweeg en die soldering op die PCB-pad beïnvloed.
2.4 Bevestigingsgate
Monteringsgate word in die PCB gemaak om punte te bied vir die montering van die bord met die onderstel. Hierdie gate het groter groottes as ander gattipes bord en word gewoonlik op bordhoeke gemaak. Om 'n sterk en stabiele verbinding tussen die bord en monteringskomponente te maak, word koperblokkies rondom die monteringsgate aangebring.
2.5 Versink- en Versinkboorgate
Versinkgate word gemaak vir boute of skroewe en kom met platbodemkoppe wat 'n groter grootte het in vergelyking met skroefontwerpe. Hierdie gate kom met gate met 2 deursnee, 'n groter deursnee aan die boonste gedeelte vir die hantering van die skroefkop en 'n kleiner deursnee vir 'n skroef- of boutliggaam.
Versinkgate word gebruik vir toepassings waar skroewe taps koppe benodig. Hierdie gate word gemaak teen 'n koniese hoek wat ooreenstem met die tapsheid van die skroef se boonste deel van die kop, wat help dat die skroef gelyk op die bordoppervlak sit. Vir die maak van versinkgate word gewoonlik 82- of 90-grade-boorpunte gebruik.
beeld Versink- en Versinkboorgate
2.6 Fidusiële gate (Belyningsgate)
Fidusiële gate, genaamd belyningsgate, is klein en gedefinieerde gate wat op die bord geboor word en as verwysingspunte vir outomatiese vervaardigingsgereedskap gebruik word. Hul hoofkenmerk is om akkurate belyning te verskaf tydens verskillende fases, soos komponentverbinding, stensilproses en toetsing, wat verseker dat alle komponente op borde akkuraat gekoppel is vir bordmontering.
Beeld: Fidusiële gate
2.7 Spesiale PCB-gattipes
- Stempelgate
Stempelgate, ook genoem wegbreekgate, is klein gaatjies wat in volgorde of rye met die rande van elke stroombaanbord in die paneel gemaak word. Hierdie gate lyk soos die rande van stempels, daarom staan hulle bekend as stempelgate. Die hoofgebruik van hierdie gate is vir PCB-depanelisering. In die depaneliseringsproses word 'n enkele bord van die groter paneel geskei. Daardie proses word gebruik om produksiedoeltreffendheid te verhoog en uitgawes te verminder.
3. Oorwegings vir die ontwerp van PCB-gate
Baie faktore moet in ag geneem word vir PCB-gatontwerp wat hier gelys word.
Gatgrootte en Aspekverhouding
Die waarde van gatgrootte is gebaseer op boortegnieke en die aantal lae van die bord. Die verhouding van gatdiepte tot gatdeursnee word die aspekverhouding genoem.
| Boortegniek | Min. Gat deursnee | Maks. Aspekverhouding |
| Meganiese boorwerk | 0.2 mm | 10:1 |
| Laserboorwerk (Mikrovias) | 0.075 mm | 1: 1 tot 1.5: 1 |
| Chemiese ets | ~50 µm | ~ 1: 1 |
| EDM (Elektriese Ontlading) | 0.1 mm | 5:1 |
| Ultrasoniese boor | 0.2 mm | 5:1 |
Boortoleransie en ringvormige ringbesonderhede
Die ringvormige ring is van koper gemaak wat die geplateerde gat bedek. As daar nie die regte breedte van die ring is nie, veroorsaak dit probleme met die betroubaarheid van die bord.
| Gatgrootte (mm) | Boortoleransie (± mm) | Min. Ringvormige Ring (mm) |
| ≤ 0.3 | ± 0.025 | 0.1 |
| 0.3 - 0.6 | ± 0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ± 0.075 | 0.2 |
Plateerdikte vir PTH en Vias
Die plaatdikte volgens ontwerpvereistes bied goeie meganiese sterkte vir die bord en elektriese geleidingsvermoë.
| Hole | Koperplaatdikte | Standard |
| Geplateerde Deurgat (PTH) | 25 – 50 µm | IPC-6012 |
| Mikrovia (HDI) | 5 – 25 µm | IPC-6016 |
| Blind/Begrawe Via | 15 – 30 µm | IPC-6012 |
| Vias-in-Pad | 25 – 50 µm (gevul, geplateer) | IPC-4761 |
materiaal
Die gebruik van materiale vir bord beïnvloed ook die akkuraatheid van die gat
| materiaal | Boorfunksie |
| FR-4 | Dit het maklike boorfunksies en kan maklik alle soorte gate hanteer |
| Hoë-TG FR-4 | Om gate in hierdie materiaal te maak, word sterker boorpunte gebruik |
| Aluminium PCB's | CNC-freesmasjiene of spesiale bore word gebruik om gate in hierdie bord te maak. |
| Keramiese PCB's | ultrasoniese of laserboorwerk word gebruik om gate in keramiekborde te maak |
| Buigsame PCB's | chemiese ets of laserboorwerk wat gebruik word |
4. Funksies van PCB-gate
Elektriese Konnektiwiteit Tussen Lae
Die hoofgebruik van gate in PCB-borde is om elektriese verbindings tussen PCB-lae te maak. Soos geplateerde deurlopende gate, help dit om sein en krag van een kant na 'n ander kant van die bord oor te dra.
Blinde, begrawe en deurgat-vias help om meerlaagverbindings vir HDI PCB-borde te maak.
Vir hoëspoed-seinoordrag in verskillende kompakte ontwerpe word mikrovias gebruik.
Komponent Montering
Meestal vir die verbinding van komponente op bord deurgat-monteringstegnologie, of THT gebruik deurgeplate gate vir komponentkabels, soldeer en invoeging in gate.
PCB-gate maak ook 'n sterk verbinding met die bord in vergelyking met SMT. Gate is die beste vir die verbinding van hoëkragkomponente soos verbindings en kapasitors.
Hitte afskeiding
PCB-gate hanteer ook hitteverspreiding wat deur verskillende komponente op die bord gegenereer word en voorkom oorverhitting. Termiese vias help om hitte van verhitte komponente na die hitteafleier te vloei. Terwyl vias in die pad hitteverspreiding verhoog deur termiese weerstand te beheer.
5. Algemene probleme met PCB-gate en hoe om dit te vermy
Gatwanbelyning
- In hierdie foutgatboorposisie is dit nie volgens vereistes nie en lei dit tot 'n foutiewe verbinding van komponentblokkies en binneste lae. Hierdie fout is die gevolg van elektriese ontkoppelings of onbehoorlike soldeertegnieke.
- Dit gebeur ook as gevolg van die uitbreiding van die bordmateriaal tydens vervaardiging.
- Om hierdie probleem te vermy, gebruik vertrouensmerke op gedefinieerde punte en gebruik kwaliteit materiale om uitsetting/sametrekking te vermy.
- As jy aan meerlaagborde werk, gebruik X-straalbelyningskontrolefunksies.
Onvoldoende Annulêre Ring
- In hierdie fout is die koperblokkie rondom gate nie 'n vereiste of klein grootte wat meganiese en elektriese kenmerke beïnvloed nie. Gevolglik word oop stroombane of swak soldeerverbindings op die bord gemaak.
- Om hierdie probleem op te los, stel ringvormige besonderhede. Gebruik die korrekte blokgrootte vir geringe wanbelynings.
Oorvleuelende boorgate
- In hierdie fout oorvleuel baie boorgate mekaar, wat 'n slegte bordontwerp veroorsaak. Gevolglik vind koperuitbarsting en delaminasie plaas.
- Dit gebeur as gevolg van onbehoorlike gatkonfigurasie in die bordontwerp.
- Gebruik die korrekte gatspasiëring en groter boorpunte om oorvleueling te vermy.
Verkeerde gatgroottes
- In hierdie fout is gate groter en kleiner en beïnvloed dit akkurate komponentplasing. Hierdie fout het 'n impak op soldeerkenmerke en elektriese verbindings.
- Hierdie fout is as gevolg van die foutiewe boorgrootte in Gerber-lêers en foutiewe plaatdikte.
- Om hierdie probleem op te los, volg die standaardgatgrootte volgens die gedefinieerde waarde en stel die plaatdikte in.
Gevolgtrekking
Die PCB-gat is die hoofkomponent vir PCB-ontwerp en behoorlike werking in enige elektroniese toestelle en projekte. Hierdie gate is belangrik om die elektriese verbinding tussen verskillende lae van borde en meganiese sterkte te verskaf. Daar is verskillende tipes PCB-gate, soos nie-geplate deurgate, geplate deurgate en via-gate soos deurgat-vias, blinde vias, begrawe vias, mikrovias, ens. Elkeen kom met sy eie kenmerke en belangrikheid vir PCB-bordontwerp en -werking. Elke tipe PCB-gat het sy eie ontwerp en kenmerke, maar die hoofdoel wat in 'n bord gebruik word, is om elektriese verbindings tussen PCB-lae te maak, komponentmontering te maak en verbindings met eksterne komponente op die bord te maak. Ouer PCB-borde kom meestal met geplate deurgate vir die montering van deurgatkomponente, en met die hoë aanvraag na hoëdigtheidborde beteken dit nou dat vervaardigers oppervlakgemonteerde komponente gebruik wat nie deurgeplate gate is nie. Vir hoëdigtheid miniatuur-vias word met lasers geboor.
