La producció de PCB d'una o dues cares normalment implica la perforació de forats conductors o no conductors directament després de tallar el material, mentre que les plaques multicapa es perforen després del procés de laminació. Els forats es classifiquen segons la seva funció, incloent-hi forats per a components, forats per a eines, forats passants (Vias), forats cecs i forats enterrats (els forats cecs i enterrats són un tipus de forat via). La perforació convencional es realitza mitjançant equips de perforació mecànica. En la fabricació real, l'espai entre els forats sol afectar tant el procés de mecanitzat com la fiabilitat del producte final.
Requisits de fabricació de l'espaiat entre forats:
Forats de via (forats conductors):
- Diàmetre mínim del foratPerforació mecànica 0.15 mm, perforació làser 0.075 mm.
- Espai entre vores de la placa i la placa: 0.2 mm.
- Espai entre forats de via i forats de via (de vora a vora)No pot ser inferior a 6 mil; preferiblement superior a 8 mil. Això és molt important i s'ha de tenir en compte durant el disseny.
- El diàmetre mínim del forat de via no sol ser inferior a 0.2 mm, i la distància a un sol costat del pad no ha de ser inferior a 4 mil, preferiblement superior a 6 mil, sense un límit superior. Això és molt important i s'ha de tenir en compte.
Forats de coixinet (PTH):
- Espai entre vores de la placa i la placa: 0.25 mm.
- La mida del forat del coixinet ve determinada pel component utilitzat, però ha de ser com a mínim 0.2 mm més gran que el pin del component. Per exemple, un component amb un pin de 0.6 mm ha de tenir un forat de com a mínim 0.8 mm per evitar dificultats degudes a les toleràncies de fabricació.
- Espai entre forats de coixinet (de vora a vora)No pot ser inferior a 0.3 mm. Com més gran, millor. Això és crític i s'ha de tenir en compte.
Forats i ranures no xapats (NPTH):
- Espai entre forats de ranura no xapatsL'espaiat mínim ha de ser com a mínim d'1.6 mm, o podria causar un major risc de forats trencats i dificultats en el fresat de vores.
- La distància des de les ranures no xapades fins a la vora de la placa no ha de ser inferior a 2.0 mm per evitar forats trencats. Les ranures més llargues han de tenir una distància més gran de la vora de la placa per evitar la separació a la vora.
- Forats estampats no xapatsPer connectar plaques entre si, aquests forats no han d'estar ni massa petits ni massa grans per evitar trencar la placa. L'espai recomanat sol ser d'entre 0.2 i 0.3 mm.
Impacte de la fiabilitat de l'espaiat entre forats:
Espaiat entre forats:
Això es refereix a la distància des de la paret interior d'un forat fins a la paret interior d'un altre, no a la distància entre les pastilles. És crucial distingir entre aquestes mesures.
Si l'espai entre forats és massa petit, quins són els possibles problemes?
- Si els forats dins de la mateixa xarxa són massa propers, poden causar forats trencats, rebaves i altres defectes que afecten l'aspecte i el muntatge.
- Per a forats en xarxes diferents, un espaiament insuficient podria causar forats trencats, rebaves o fins i tot curtcircuits a causa de la efecte capil·lar.
Efecte capil·lar (efecte de succió de xips)L'efecte capil·lar es produeix a causa de la rotació a alta velocitat de la broca i la pressió que exerceix sobre el material circumdant de la placa de circuit imprès. Això pot afluixar la fibra de vidre de l'interior de la placa, provocant problemes com ara una mala formació de forats i curtcircuits quan el recobriment de coure penetra en aquestes zones soltes.
D'acord amb IPC-A-600G directrius:
Per l'efecte capil·lar, B no hauria de reduir l'espaiat de les traces per sota del mínim requerit per les especificacions de contractació, i A no ha de superar els 80 mm (3.150 polzades). El mateix s'aplica a l'espaiat entre forats.
Un altre efecte negatiu causat per l'espaiat estret dels forats és el CAF (Filamentació Anòdica Conductiva) efecte:
- Efecte CAFEs refereix als ions de coure que migren al llarg de microesquerdes a la resina o fibra de vidre entre conductors en condicions d'alta tensió i temperatura, cosa que provoca corrents de fuita.
- Això passa quan la PCB/PCBA funciona en ambients d'alta temperatura i humitat, cosa que provoca un aïllament deficient entre els conductors i, finalment, curtcircuits. La CAF normalment es produeix entre vies, o entre vies i traces, o entre traces externes, cosa que redueix l'aïllament i provoca fallades.
Comprovació de la fabricabilitat de l'espaiat entre forats:
1. Vies de la mateixa xarxaSi dues vies estan massa a prop durant la perforació, l'eficiència de la perforació de la PCB podria veure's compromesa. Després de perforar el primer forat, el material entre els forats podria arribar a ser massa prim, cosa que provocaria forces desiguals sobre la broca, un refredament inconsistent i la ruptura de la broca. Això provoca una mala formació de forats o vies desconnectades.
2. Diferents vies de xarxaCada capa d'una placa de circuit imprès (PCB) requereix un pad de via amb unes condicions d'entorn específiques, com ara si les pistes són adjacents o no. Si l'espai és insuficient, alguns pads de via poden perdre la connexió de coure, cosa que pot provocar curtcircuits. Per evitar-ho, és essencial una distància de seguretat de 3 mil·límetres entre les diferents vies de xarxa.
3. Diferents forats de components de xarxaPetits desplaçaments d'alineació durant la producció poden afectar l'espai entre els forats dels components de diferents xarxes. En aquests casos, la distància de seguretat s'assegura retallant el pad. Aquest retall pot donar lloc a formes irregulars o, en el pitjor dels casos, fer que el forat es trenqui o creï un curtcircuit durant la soldadura.
4. Vias cegues i enterrades:
- Vias ceguesAquestes són vies que connecten les capes internes amb les capes externes però no travessen tota la placa de circuit imprès.
- Enterrat ViasAquests només connecten capes internes i són invisibles des de la superfície de la PCB.
Quan l'espai entre les vies cegues i les enterrades és massa petit o inexistent, es produeix un "forat apilat". El disseny pot tenir dificultats de fabricació, especialment quan la ubicació de les vies no permet una connexió adequada. En aquests casos, cal un procés especial per garantir que les vies estiguin connectades elèctricament després de la perforació. Això implica completar la perforació de la via enterrada abans de la xapa i després perforar les vies cegues.
