1. Cyflwyniad i Dyllau PCB
Mae PCB, neu fwrdd cylched printiedig, yn gydran neu'n floc adeiladu pwysig iawn ar gyfer creu cylched lle mae gwahanol gydrannau cylched wedi'u cysylltu. Ond y ffactor pwysicaf ar gyfer dylunio a thrin bwrdd PCB yw bod pob cydran ar y bwrdd yn cael ei wneud o wahanol fathau o dyllau gan ddefnyddio gwahanol dechnegau a phrosesau. Mae gan bob math o dwll ei broses weithgynhyrchu a'i berfformiad gweithio ei hun. Prif swyddogaeth tyllau yw ei gwneud hi'n hawdd i gydrannau osod ar y bwrdd, gan ddarparu cysylltiadau trydanol cryf a dibynadwy a chryfder strwythurol ar gyfer y bwrdd PCB. Yn y tiwtorial hwn, byddwn yn ymdrin â gwahanol fathau o dyllau PCB sy'n bwysig ar gyfer dylunio a chynhyrchu PCB cywir yn unol â gofynion y prosiect. Felly gadewch i ni ddechrau!
2. Mathau o Dyllau PCB
2.1 Tyllau Trwyddo Platiog (PTH)
Tyllau trwodd wedi'u platio, a elwir hefyd yn gopr platio electroless. Mae'r tyllau hyn yn cael eu drilio trwy'r bwrdd ac yn cael eu leinio â chymorth copr, sy'n ddeunydd dargludol. Defnyddir tun neu aur ar gyfer leinio platio sy'n helpu i wneud y cysylltiad rhwng haenau bwrdd PCB.
Swyddogaeth y tyllau hyn yw gwneud cysylltiadau trydanol rhwng gwahanol haenau bwrdd PCB neu gydrannau sy'n gysylltiedig â'r bwrdd. Mae'r tyllau hyn hefyd yn ddefnyddiol wrth ddarparu gwrthiant isel ar gyfer gwifrau cydrannau a gwifrau copr a chynyddu sefydlogrwydd mecanyddol cynulliad PCB.
Mae tyllau platiog drwodd hefyd yn ddefnyddiol ar gyfer gwneud cysylltiadau cryf rhwng y bwrdd dwy ochr neu haenau bwrdd amlhaen.
Y prif ddefnyddiau o PTHs yw mewn platio copr resin, platio copr, neu blatio copr diemwnt.
2.2 Tyllau Trwyddi Heb eu Platio (NPTH)
Yn y math hwn o dwll PCB, nid oes copr yn cael ei ddefnyddio fel platio ar waliau twll; o ganlyniad, nid oes gan gasgenni twll natur ddargludol na nodweddion trydanol. Maent orau i'w defnyddio lle mae gan y bwrdd draciau copr ar un ochr, ond nid ydynt yn opsiwn da ar gyfer byrddau aml-haen gan fod defnyddio'r tyllau hyn yn lleihau nifer yr haenau ar gyfer y bwrdd.
Fodd bynnag, mae gweithgynhyrchu'r tyllau hyn yn broses hawdd a chyflym ac fe'u defnyddir ar gyfer gwneud tyllau offer ar gyfer gosod byrddau yn y man gweithio. Fe'u gwneir hefyd ar gyfer sgriwiau neu gydrannau tebyg i folltau, gan eu sicrhau a'u defnyddio fel sinc gwres ar gyfer gwasgaru gwres.
2.3Hanner tyllau
Mae'r hanner tyllau yn y bwrdd PCB, a elwir hefyd yn hanner tyllau plât neu dyllau castellaidd, yn cael eu drilio'n rhannol drwy dyllau a wneir ar ymyl y bwrdd, ac mae'r tyllau hyn yn cael eu melino hanner ffordd drwodd. Defnyddir y tyllau hyn ar gyfer sodro PCB arall ar y prif fwrdd. Mewn geiriau syml, gwneir y cysylltiad rhwng dau fwrdd ar wahân, a nhw yw prif ran cysylltiadau cydran dwysedd uchel. Ar gyfer cysylltu Bluetooth ar fwrdd arall, defnyddir tyllau platiog-drwodd.
2.3 Tyllau Trwy
Prif bwrpas tyllau via yw gwneud cysylltiadau trydanol cryf ar gyfer gwahanol haenau o fyrddau PCB a hefyd i'w defnyddio ar gyfer cysylltiadau cydrannau twll trwodd wedi'u platio, ac ati. Mae cysylltu gwahanol haenau o fyrddau amlhaenog trwy vias yn helpu i hwyluso llif signal rhwng haenau a chydrannau cysylltiedig.
Vias Ddall
Mae vias dall y bwrdd wedi'u gwneud o'r haenau uchaf neu isaf i'r haenau mewnol ac nid ydynt yn mynd yn gyfan gwbl yn y bwrdd fel vias trwodd wedi'u platio. Yn yr olygfa hon, ni allwn weld ochr arall y bwrdd.
Gwneir y vias hyn gan ddefnyddio proses drilio fecanyddol, ac weithiau defnyddir laserau i ddrilio vias dall. Ar gyfer drilio'r mathau hyn o vias, gwnewch yn siŵr bod eu dimensiynau'n gywir. Naill ai mae'n broses anodd, ond gallwn ddrilio vias dall yn uniongyrchol ar y bwrdd.
Prif ddefnydd vias dall yw gwneud cysylltiad ag un haen allanol gydag o leiaf un haen fewnol. Mae'r gymhareb agwedd ar gyfer y vias hyn yn 1:1 neu'n fwy.
Mae'r vias dall yn rhan o weithgynhyrchu PCB HDI, ond gwnewch yn siŵr nad yw'r bwrdd sydd â vias dall yn PCB HDI bob amser.
Claddwyd vias
Gwneir y vias claddedig rhwng haenau mewnol y bwrdd PCB, ac nid yw'r rhain i'w gweld o ochr allanol y bwrdd. Prif bwrpas y vias hyn yw gwneud cysylltiadau rhwng 2 haen fewnol neu fwy. Ar gyfer pob lefel cysylltiad, diffiniwch dyllau fel ffeiliau drilio ar wahân.
Y gymhareb agwedd ar gyfer vias claddedig yw 1:12 neu fwy.
Yn ôl safonau'r IPC, nid yw'r diamedr a argymhellir ar gyfer vias dall a vias claddedig yn fwy na 6 mil.
Vias wedi'i Bentyrru
Mae vias pentwr yn vias dall neu'n vias claddedig a ddefnyddir i wneud cysylltiadau rhwng gwahanol haenau bwrdd ar gyfer mwy na thair haen cylched. Daw'r vias pentwr gyda dau neu fwy o vias wedi'u ffurfweddu ar ei gilydd sy'n croesi llawer o haenau o fyrddau.
Y prif ddefnyddiau ar gyfer vias wedi'u pentyrru yw mewn byrddau amlhaenog a hefyd mewn byrddau HDI. Mae dyluniad vias wedi'u pentyrru yn y fath fodd fel bod pob via yn y pentwr wedi'i ffurfweddu gydag un haen fewnol o'r bwrdd.
Prif nodwedd y vias hyn yw darparu cysylltiadau trydanol parhaus mewn gwahanol haenau. Defnyddir vias pentwr dyluniad cymhleth ar gyfer prosiectau lle mae lle yn gyfyngedig.
Vias Gyfnewidiol
Gwneir y vias croeslin pan gysylltir vias haen bwrdd PCB gwahanol ond heb orgyffwrdd. Daw'r vias croeslin gyda llawer o vias mewn cysylltiadau o'r fath nad oes ganddynt gysylltiad uniongyrchol gan fod echelinau drilio yn wahanol.
Mae'r vias croesliniog yn gwneud patrwm sigsag ar y bwrdd pan edrychwn ar y bwrdd o unrhyw ochr. Y prif ddefnyddiau ar gyfer vias croesliniog yw mewn byrddau HDI a PCBs amlhaenog.
Hepgor Vias
Mae'r via hwn yn mynd trwy lawer o haenau'r bwrdd ond nid oes ganddo unrhyw gysylltiad trydanol ag unrhyw haen. Gall vias sgip fod yn vias sy'n gorgyffwrdd, yn vias dall, neu'n vias claddedig. Mae'r vias hyn yn bwysig ar gyfer y bwrdd HDI ar gyfer gwneud cylchedau cryno a chymhleth. Mae vias sgip yn gwneud cysylltiadau trydanol fertigol rhwng haenau'r bwrdd sy'n gwneud pacio cydrannau dwys ac yn lleihau hyd llwybr y signal.
Vias-in-Pad
Mae via yn y pad yn fath llai cyffredin o vias PCB, ac yn y dyluniad hwn, mae'r via wedi'i wneud yn uniongyrchol o dan y pad cydran mowntio arwyneb yn hytrach na llwybro'r olion o amgylch y pad. Trwy gysylltiad y pad cydran ar yr haenau uchaf â haen fewnol y bwrdd.
Y prif nodweddion sy'n helpu i ddefnyddio'r vias hyn yw eu bod yn darparu llwybro hawdd ac yn rheoli anwythiant parasitig. Ei anfantais yw, ar adeg yr ail-lifo, bod past sodr sodro yn mynd trwy vias ac yn effeithio ar sodro ar y pad PCB.
2.4 Tyllau Mowntio
Gwneir tyllau mowntio yn y PCB i ddarparu pwyntiau ar gyfer mowntio'r bwrdd gyda'r siasi. Mae gan y tyllau hyn feintiau mwy na mathau eraill o dyllau bwrdd ac fel arfer cânt eu gwneud ar gorneli'r bwrdd. Er mwyn gwneud cysylltiad cryf a sefydlog rhwng y bwrdd a'r cydrannau mowntio, rhoddir padiau copr o amgylch y tyllau mowntio.
2.5 Tyllau Gwrth-sinc a Gwrth-dwll
Gwneir tyllau gwrthdwll ar gyfer bolltau neu sgriwiau ac maent yn dod gyda phennau gwaelod gwastad sydd â maint mwy o'i gymharu â dyluniadau sgriwiau. Daw'r tyllau hyn gyda 2 dwll diamedr, diamedr mwy yn y rhan uchaf ar gyfer trin pen y sgriw a diamedr bach ar gyfer cael corff sgriw neu follt.
Defnyddir gwrth-sincwyr ar gyfer cymwysiadau lle mae angen i sgriwiau gael pennau taprog. Gwneir y tyllau hyn ar ongl gonigol sy'n unol â thapr rhan uchaf pen y sgriw sy'n helpu'r sgriw i eistedd yn wastad ar wyneb y bwrdd. Ar gyfer gwneud gwrth-sincwyr, defnyddir darnau drilio 82 neu 90 gradd fel arfer.
delwedd Tyllau Gwrthsinc a Gwrthdwll
2.6 Tyllau Fiducial (Tyllau Alinio)
Tyllau ffyddlon, a elwir yn dyllau alinio, yw tyllau bach a diffiniedig sy'n cael eu drilio ar fwrdd a ddefnyddir fel pwyntiau cyfeirio ar gyfer offer gweithgynhyrchu awtomataidd. Eu prif nodwedd yw darparu aliniad cywir ar adegau gwahanol gamau, megis cysylltu cydrannau, proses stensil, a phrofi, sy'n sicrhau bod pob cydran ar fyrddau wedi'i chysylltu'n gywir ar gyfer cydosod bwrdd.
Delwedd: Tyllau ffyddlon
2.7 Mathau Arbennig o Dyllau PCB
- Tyllau Stamp
Tyllau stamp, a elwir hefyd yn dyllau torri i ffwrdd, yw tyllau bach a wneir mewn dilyniant neu res gydag ymylon pob bwrdd cylched yn y panel. Mae'r tyllau hyn yn edrych fel ymylon stampiau, felly fe'u gelwir yn dyllau stamp. Prif ddefnydd y tyllau hyn yw ar gyfer dad-banelu PCB. Yn y broses dad-banelu, mae un bwrdd yn cael ei wahanu oddi wrth y panel mwy. Defnyddir y broses honno i gynyddu effeithlonrwydd cynhyrchu a lleihau treuliau.
3. Ystyriaethau Dylunio Twll PCB
Rhaid ystyried llawer o ffactorau ar gyfer dylunio twll PCB sydd wedi'u rhestru yma.
Maint y Twll a Chymhareb Agwedd
Mae gwerth maint y twll yn seiliedig ar dechnegau drilio a nifer yr haenau ar y bwrdd. Gelwir y gymhareb rhwng dyfnder y twll a diamedr y twll yn gymhareb agwedd.
| Techneg Drilio | Minnau. Diamedr Twll | Cymhareb Agwedd Uchaf |
| Drilio Mecanyddol | 0.2 mm | 10:1 |
| Drilio Laser (Microfias) | 0.075 mm | 1: 1 i 1.5: 1 |
| Ysgythriad Cemegol | ~50 µm | ~ 1: 1 |
| EDM (Gollwng Trydanol) | 0.1 mm | 5:1 |
| Drilio Ultrasonic | 0.2 mm | 5:1 |
Manylion Goddefgarwch Drilio a Modrwy Ffoniol
Mae'r cylch cylchog wedi'i orchuddio â chopr o amgylch y twll platiog. Os nad oes lled priodol i'r cylch, mae'n achosi problemau i ddibynadwyedd y bwrdd.
| Maint twll (mm) | Goddefgarwch Dril (± mm) | Cylch Cylchog Min (mm) |
| ≤ 0.3 | ± 0.025 | 0.1 |
| 0.3 - 0.6 | ± 0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ± 0.075 | 0.2 |
Trwch Platio ar gyfer PTH a Vias
Mae'r trwch platio yn unol â gofynion dylunio yn darparu cryfder mecanyddol da i'r bwrdd a dargludedd trydanol.
| Hole | Trwch Platio Copr | safon |
| Twll Trwyddo Platiog (PTH) | 25 - 50 µm | IPC-6012 |
| Microfia (HDI) | 5 - 25 µm | IPC-6016 |
| Dall/Claddedig Trwy | 15 - 30 µm | IPC-6012 |
| Vias-in-Pad | 25 – 50 µm (wedi'i lenwi, wedi'i blatio) | IPC-4761 |
Deunydd
Mae defnyddio deunyddiau ar gyfer bwrdd hefyd yn effeithio ar gywirdeb tyllau
| Deunydd | Nodwedd Drilio |
| FR-4 | Mae ganddo nodweddion drilio hawdd a gall drin pob math o dyllau yn hawdd |
| FR-4 TG Uchel | I wneud tyllau yn y deunydd hwn defnyddiwyd darnau drilio cryfach |
| PCBs alwminiwm | Defnyddir llwybro CNC neu driliau arbennig i wneud tyllau yn y bwrdd hwn. |
| PCBs ceramig | defnyddir drilio uwchsonig neu laser i wneud tyllau mewn byrddau ceramig |
| PCBs hyblyg | ysgythru cemegol neu ddrilio laser a ddefnyddir |
4. Swyddogaethau Tyllau PCB
Cysylltedd Trydanol Rhwng Haenau
Y prif ddefnydd o dyllau mewn byrddau PCB yw gwneud cysylltiadau trydanol rhwng haenau PCB. Er enghraifft, mae tyllau trwodd wedi'u platio yn helpu i drosglwyddo signal a phŵer o un ochr i'r ochr arall i'r bwrdd.
Mae vias dall, claddus, a thwll trwodd yn helpu i wneud cysylltiadau amlhaenog ar gyfer byrddau PCB HDI.
Ar gyfer trosglwyddo signal cyflym mewn gwahanol ddyluniadau cryno, defnyddir micro vias.
Mowntio Cydran
Yn bennaf ar gyfer cysylltu cydrannau ar dechnoleg mowntio twll trwodd ar y bwrdd, neu mae THT yn defnyddio tyllau wedi'u platio trwodd ar gyfer sodro gwifrau cydrannau a'u mewnosod mewn tyllau.
Mae tyllau PCB hefyd yn gwneud cysylltiad cryf â'r bwrdd o'i gymharu â SMT. Mae tyllau orau ar gyfer cysylltu cydrannau pŵer uchel fel cysylltwyr a chynwysyddion.
Gwasgariad Gwres
Mae tyllau PCB hefyd yn trin gwasgariad gwres sy'n cael ei gynhyrchu o wahanol gydrannau ar y bwrdd ac yn osgoi gorboethi. Mae vias thermol yn helpu i lifo gwres o gydrannau wedi'u gwresogi i'r sinc gwres. Tra bod vias yn y pad yn cynyddu gwasgariad gwres trwy reoli ymwrthedd thermol.
5. Problemau Cyffredin gyda Thyllau PCB a Sut i'w Osgoi
Camliniad Twll
- Yn y safle drilio twll nam hwn, nid yw'n unol â'r gofynion ac mae'n arwain at gysylltiad gwall rhwng padiau cydrannau a haenau mewnol. Mae'r gwall hwn yn ganlyniad i ddatgysylltiadau trydanol neu dechnegau sodro amhriodol.
- Mae hefyd yn digwydd oherwydd ehangu deunydd y bwrdd ar adeg ei weithgynhyrchu.
- Er mwyn osgoi'r broblem hon, defnyddiwch farciau dibynadwy mewn pwyntiau diffiniedig a defnyddiwch ddeunyddiau o ansawdd i osgoi ehangu/crebachu.
- Os ydych chi'n gweithio ar fyrddau amlhaenog, defnyddiwch nodweddion gwirio aliniad pelydr-X.
Cylch Cylchog Annigonol
- Yn y gwall hwn, nid yw pad copr o amgylch tyllau yn ofyniad nac yn fach sy'n effeithio ar nodweddion mecanyddol a thrydanol. O ganlyniad, mae cylchedau agored neu gymalau sodr gwan yn cael eu gwneud ar y bwrdd.
- I ddatrys y broblem hon, gosodwch fanylion cylchog. Defnyddiwch y maint pad cywir ar gyfer camliniadau bach.
Tyllau Drilio sy'n Gorgyffwrdd
- Yn y gwall hwn, mae llawer o dyllau drilio yn gorgyffwrdd â'i gilydd, gan greu dyluniad gwael i'r bwrdd. O ganlyniad, mae copr yn torri allan ac yn dadlamineiddio.
- Mae'n digwydd oherwydd cyfluniad twll amhriodol yn nyluniad y bwrdd.
- Defnyddiwch y bylchau cywir rhwng y tyllau a darnau drilio mwy i osgoi gorgyffwrdd.
Meintiau Tyllau Anghywir
- Yn y gwall hwn, mae tyllau'n fwy ac yn llai o ran maint ac yn effeithio ar fewnosod cydrannau'n gywir. Mae'r nam hwn yn effeithio ar nodweddion sodro a chysylltiadau trydanol.
- Mae'r gwall hwn oherwydd y gwall maint dril mewn ffeiliau Gerber a thrwch platio diffygiol.
- I ddatrys y broblem hon, dilynwch faint safonol y twll yn ôl y gwerth diffiniedig a gosodwch drwch y platio.
Casgliad
Y twll PCB yw'r prif gydran ar gyfer dylunio PCB a'i weithio'n iawn mewn unrhyw ddyfeisiau a phrosiectau electronig. Mae'r tyllau hyn yn bwysig ar gyfer darparu'r cysylltiad trydanol rhwng gwahanol haenau o fyrddau a chryfder mecanyddol. Mae gwahanol fathau o dyllau PCB, megis tyllau trwodd heb eu platio, tyllau trwodd wedi'u platio, a thyllau trwodd fel tyllau trwodd, tyllau dall, tyllau claddedig, microtyllau, ac ati. Daw pob un â'i nodweddion a'i bwysigrwydd ar gyfer dylunio a gweithio bwrdd PCB. Mae gan bob math o dwll PCB ei ddyluniad a'i nodweddion, ond y prif bwrpas a ddefnyddir mewn bwrdd yw gwneud cysylltiadau trydanol rhwng haenau PCB, mowntio cydrannau, a gwneud cysylltiadau â chydrannau allanol ar y bwrdd. Daw byrddau PCB hŷn gyda thyllau trwodd wedi'u platio yn bennaf ar gyfer mowntio cydrannau twll trwodd, a chyda'r galw mawr am fyrddau dwysedd uchel bellach mae gweithgynhyrchwyr yn defnyddio cydrannau mowntio arwyneb nad ydynt yn dyllau trwodd wedi'u platio. Ar gyfer tyllau bach dwysedd uchel, defnyddir drilio â laserau.
