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:

فتحات التوصيل (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 الوسادة (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:

التباعد 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 الشعيرات الدموية (تأثير امتصاص الرقائق)يحدث التأثير الشعري نتيجة الدوران السريع لريشة الحفر والضغط الذي تمارسه على مادة لوحة الدوائر المطبوعة المحيطة. قد يؤدي ذلك إلى ارتخاء الألياف الزجاجية داخل اللوحة، مما يؤدي إلى مشاكل مثل ضعف تكوّن الثقوب وقصر الدوائر الكهربائية عند اختراق الطلاء النحاسي لهذه المناطق الرخوة.

ووفقاً لوكالة اي بي سي-ا-600جي الإرشادات:

بالنسبة للتأثير الشعري، B لا ينبغي تقليل مسافة التتبع إلى ما دون الحد الأدنى المطلوب وفقًا لمواصفات المشتريات، و A يجب ألا يتجاوز 80 مم (3.150 بوصة). وينطبق الأمر نفسه على تباعد الفتحات.

هناك تأثير سلبي آخر ناجم عن التباعد الضيق بين الثقوب وهو CAF (خيوط أنودية موصلة) تأثير:

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. نفس الشبكة Viasإذا كانت فتحتان متقاربتان جدًا أثناء الحفر، فقد تتأثر كفاءة حفر لوحة الدوائر المطبوعة. بعد حفر الفتحة الأولى، قد تصبح المادة بين الفتحتين رقيقة جدًا، مما يؤدي إلى قوى غير متساوية على لقمة الحفر، وتبريد غير منتظم، وكسرها. هذا يؤدي إلى ضعف تكوين الثقوب أو عدم اتصال الفتحات.

2. طرق الشبكة المختلفةتتطلب كل طبقة في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لوحةً ذات مسارات توصيل مع مراعاة ظروف بيئية محددة، بما في ذلك وجود مسارات توصيل متجاورة. إذا كانت المسافة غير كافية، فقد تفقد بعض منصات المسارات التوصيل النحاسي، مما قد يتسبب في حدوث تماس كهربائي. لتجنب ذلك، من الضروري وجود مسافة أمان قدرها 3 مل بين مسارات التوصيل المختلفة في الشبكة.

3. ثقوب مكونات الشبكة المختلفةقد تؤثر انحرافات المحاذاة الطفيفة أثناء الإنتاج على المسافة بين فتحات المكونات من شبكات مختلفة. في هذه الحالات، يتم ضمان مسافة الأمان بقص الوسادة. قد يؤدي هذا القص إلى أشكال غير منتظمة، أو في أسوأ الأحوال، إلى كسر الثقب أو حدوث ماس كهربائي أثناء اللحام.

4. أعمى ودفن فياس:

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.