تحليل موثوقية تباعد الثقوب في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة

عادةً ما يتضمن إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة أحادية أو ثنائية الجوانب حفر ثقوب موصلة أو غير موصلة مباشرةً بعد قطع المادة، بينما تُحفر الألواح متعددة الطبقات بعد عملية التصفيح. تُصنف الثقوب بناءً على وظيفتها، بما في ذلك ثقوب المكونات، وثقوب الأدوات، والثقوب العابرة (Vias)، والثقوب العمياء، والثقوب المدفونة (الثقوب العمياء والمدفونة نوع من ثقوب العبور). يُجرى الحفر التقليدي باستخدام معدات حفر ميكانيكية. في التصنيع الفعلي، عادةً ما تؤثر المسافة بين الثقوب على كلٍّ من عملية التصنيع وموثوقية المنتج النهائي.

متطلبات تصنيع تباعد الثقوب:

الثقوب الموصلة (الثقوب الموصلة) :

1. الحد الأدنى لقطر الثقب:الحفر الميكانيكي 0.15 مم، الحفر بالليزر 0.075 مم.
2. المسافة بين حافة الوسادة واللوحة: 0.2 ملم.
3. المسافة بين الثقوب (من الحافة إلى الحافة)لا يقل عن ٦ مل، ويفضل أن يزيد عن ٨ مل. هذا أمر بالغ الأهمية ويجب مراعاته أثناء التصميم.
4. عادةً ما لا يقل قطر فتحة التوصيل عن 0.2 مم، ويجب ألا تقل المسافة بين جانبي الوسادة عن 4 مل، ويفضل أن تكون أكبر من 6 مل، دون حد أقصى. هذا مهم جدًا ويجب مراعاته.

فتحات التثبيت (PTH) :

1. المسافة بين حافة الوسادة واللوحة: 0.25 ملم.
2. يُحدَّد حجم فتحة الوسادة حسب المُكوِّن المُستخدَم، ولكن يجب أن يكون أكبر بمقدار 0.2 مم على الأقل من دبوس المُكوِّن. على سبيل المثال، يجب أن يكون للمُكوِّن ذي دبوس 0.6 مم فتحة لا تقل عن 0.8 مم لتجنب صعوبات التصنيع الناتجة عن تحمُّلات التصنيع.
3. المسافة بين فتحات الوسادة وفتحات الوسادة (من الحافة إلى الحافة)لا يمكن أن يقل عن ٠٫٣ مم. كلما كان أكبر، كان أفضل. هذا أمر بالغ الأهمية ويجب مراعاته.

الثقوب والفتحات غير المطلية (NPTH) :

1. تباعد فتحات الفتحات غير المطلية:يجب أن تكون المسافة الدنيا 1.6 مم على الأقل، وإلا فقد تتسبب في زيادة خطر حدوث ثقوب مكسورة وصعوبة في طحن الحواف.
2. يجب ألا تقل المسافة بين الفتحات غير المطلية وحافة اللوحة عن ٢ مم لتجنب الثقوب المكسورة. أما الفتحات الأطول، فيجب أن تكون المسافة بينها وبين حافة اللوحة أكبر لمنع انفصالها.
3. ثقوب مختومة غير مطليةلتوصيل الألواح ببعضها، يجب ألا تكون المسافة بين الثقوب صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا لتجنب كسر اللوحة. المسافة الموصى بها عادةً تتراوح بين 0.2 و0.3 مم.

تأثير موثوقية تباعد الثقوب:

المسافة بين الثقوب :

يشير هذا إلى المسافة بين الجدار الداخلي لثقب والجدار الداخلي لثقب آخر، وليس المسافة بين الوسادات. من الضروري التمييز بين هذه القياسات.

إذا كانت المسافة بين الثقوب صغيرة جدًا، ما هي المشكلات المحتملة؟

1. إذا كانت الثقوب داخل نفس الشبكة قريبة جدًا، فقد تتسبب في حدوث ثقوب مكسورة، ونتوءات، وعيوب أخرى تؤثر على المظهر والتجميع.
2. بالنسبة للثقوب الموجودة في الشبكات المختلفة، فإن التباعد غير الكافي قد يتسبب في كسر الثقوب أو نتوءات أو حتى حدوث ماس كهربائي بسبب تأثير الشعيرات الدموية.

تأثير الخاصية الشعرية (تأثير امتصاص الرقائق) : يحدث تأثير الخاصية الشعرية نتيجة دوران مثقاب الحفر بسرعة عالية والضغط الذي يمارسه على مادة لوحة الدوائر المطبوعة المحيطة. قد يؤدي ذلك إلى ارتخاء الألياف الزجاجية داخل اللوحة، مما يتسبب في مشاكل مثل ضعف تكوين الثقوب وحدوث دوائر قصر عند اختراق طبقة النحاس لهذه المناطق الرخوة.

وفقًا لإرشادات IPC-A-600G :

لتحقيق التأثير الشعري، يجب ألا يقلل B المسافة بين المسارات عن الحد الأدنى المطلوب وفقًا لمواصفات الشراء، ويجب ألا يتجاوز A 80 مم (3.150 بوصة). وينطبق الأمر نفسه على المسافة بين الثقوب.

ومن الآثار السلبية الأخرى الناتجة عن تقارب الثقوب تأثير CAF (التكوين الخيطي الأنودي الموصل) :

1. تأثير CAF:يشير إلى أيونات النحاس التي تهاجر على طول الشقوق الدقيقة في الراتنج أو الألياف الزجاجية بين الموصلات في ظل ظروف الجهد العالي ودرجة الحرارة، مما يؤدي إلى تيارات التسرب.
2. يحدث هذا عند تشغيل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB/PCBA) في بيئات ذات درجات حرارة ورطوبة عالية، مما يؤدي إلى ضعف العزل بين الموصلات، مما قد يؤدي إلى قصر الدائرة. يحدث التآكل الميكانيكي (CAF) عادةً بين الفتحات، أو بين الفتحات والمسارات، أو بين المسارات الخارجية، مما يقلل العزل ويؤدي إلى الأعطال.

فحوصات إمكانية تصنيع تباعد الثقوب:

1. ثقوب الشبكة المتشابهة : إذا كان ثقبان متجاوران متقاربين جدًا أثناء الحفر، فقد تتأثر كفاءة حفر لوحة الدوائر المطبوعة سلبًا. بعد حفر الثقب الأول، قد تصبح المادة بين الثقوب رقيقة جدًا، مما يؤدي إلى قوى غير متساوية على مثقاب الحفر، وتبريد غير منتظم، وكسر المثقاب. وهذا بدوره يؤدي إلى ضعف تكوين الثقوب أو عدم اتصال الثقوب.

٢. فتحات الشبكة المختلفة : تتطلب كل طبقة في لوحة الدوائر المطبوعة فتحة توصيل ذات ظروف بيئية محددة، بما في ذلك ما إذا كانت المسارات متجاورة أم لا. إذا كانت المسافة غير كافية، فقد تفقد بعض فتحات التوصيل اتصالها النحاسي، مما قد يتسبب في حدوث تماس كهربائي. لتجنب ذلك، من الضروري وجود مسافة أمان تبلغ ٣ مل بين فتحات الشبكة المختلفة.

3. فتحات مكونات الشبكة المختلفة : قد تؤثر انحرافات المحاذاة الطفيفة أثناء الإنتاج على المسافة بين فتحات المكونات من الشبكات المختلفة. في هذه الحالات، يتم ضمان مسافة الأمان عن طريق تقليم الوسادة. قد يؤدي هذا التقليم إلى أشكال غير منتظمة، أو في أسوأ الأحوال، قد يتسبب في كسر الفتحة أو حدوث ماس كهربائي أثناء اللحام.

4. الطرق العمياء والمدفونة :

1. أعمى فياس:هذه هي الطرق التي تربط الطبقات الداخلية بالطبقات الخارجية ولكنها لا تمر عبر لوحة الدوائر المطبوعة بالكامل.
2. دفن فياس:تربط هذه الطبقات الداخلية فقط وتكون غير مرئية من سطح PCB.

عندما تكون المسافة بين الفتحات العمياء والمدفونة صغيرة جدًا أو معدومة، ينتج عن ذلك "ثقب متراكم". قد يواجه التصميم صعوبات في التصنيع، خاصةً عندما لا يسمح موقع الفتحات بالتوصيل الصحيح. في مثل هذه الحالات، يلزم إجراء عملية خاصة لضمان توصيل الفتحات كهربائيًا بعد الحفر. يتضمن ذلك إكمال حفر الفتحة المدفونة قبل الطلاء، ثم حفر الفتحات العمياء.