Pålidelighedsanalyse af hulafstand i printkortdesign

Produktionen af ​​enkelt- eller dobbeltsidede printkort involverer typisk boring af ikke-ledende eller ledende huller direkte efter, at materialet er skåret, mens flerlagsplader bores efter lamineringsprocessen. Huller kategoriseres baseret på deres funktion, herunder komponenthuller, værktøjshuller, gennemgående huller (Vias), blinde huller og nedgravede huller (blinde og nedgravede huller er en type via-hul). Konventionel boring udføres ved hjælp af mekanisk boreudstyr. I den faktiske fremstilling påvirker afstanden mellem hullerne normalt både bearbejdningsprocessen og det endelige produkts pålidelighed.

Krav til fremstilling af hulafstand:

Via-huller (ledende huller):

1. Minimum huldiameterMekanisk boring 0.15 mm, laserboring 0.075 mm.
2. Afstand mellem pad og printpladekant: 0.2 mm.
3. Afstand mellem via-hul (kant til kant)Må ikke være mindre end 6 mil; helst større end 8 mil. Dette er meget vigtigt og skal tages i betragtning under designprocessen.
4. Den minimale diameter på viahullet er typisk ikke mindre end 0.2 mm, og afstanden mellem puden på den ene side bør ikke være mindre end 4 mil, helst større end 6 mil, uden nogen øvre grænse. Dette er meget vigtigt og bør tages i betragtning.

Huller til puder (PTH):

1. Afstand mellem pad og printpladekant: 0.25 mm.
2. Størrelsen på hullet til puden bestemmes af den anvendte komponent, men det skal være mindst 0.2 mm større end komponentstiften. For eksempel skal en komponent med en 0.6 mm stift have et hul på mindst 0.8 mm for at undgå vanskeligheder på grund af fremstillingstolerancer.
3. Hulafstand mellem huller i puden (kant til kant)Må ikke være mindre end 0.3 mm. Jo større, jo bedre. Dette er kritisk og skal tages i betragtning.

Ikke-belagte huller og slidser (NPTH):

1. Ikke-belagte hulafstandMinimumsafstanden skal være mindst 1.6 mm, ellers kan det medføre en øget risiko for hullerbrud og vanskeligheder med kantfræsning.
2. Afstanden fra ikke-belagte huller til printpladens kant bør ikke være mindre end 2.0 mm for at undgå huller, der knækker. Længere huller bør have en større afstand fra printpladens kant for at forhindre adskillelse ved kanten.
3. Ikke-belagte stemplede hullerFor at forbinde pladerne sammen skal afstanden mellem disse huller ikke være for lille eller for stor for at undgå at pladerne knækker. Den anbefalede afstand er typisk mellem 0.2-0.3 mm.

Hulafstandens indflydelse på pålidelighed:

Hul-til-hul-afstand:

Dette refererer til afstanden fra den indre væg af ét hul til den indre væg af et andet, ikke afstanden mellem puderne. Det er afgørende at skelne mellem disse mål.

Hvis afstanden mellem hul er for lille, hvad er så de potentielle problemer?

1. Hvis huller i det samme netværk er for tæt på hinanden, kan de forårsage knækkede huller, grater og andre defekter, der påvirker udseendet og samlingen.
2. For huller i forskellige netværk kan utilstrækkelig afstand forårsage knækkede huller, grater eller endda kortslutninger på grund af kapillær effekt.

Kapillær effekt (spånsugende effekt)Kapillæreffekten opstår på grund af borekronens høje rotationshastighed og det tryk, den udøver på det omgivende printkortmateriale. Dette kan løsne glasfiberen inde i printkortet, hvilket fører til problemer som dårlig huldannelse og kortslutninger, når kobberbelægningen trænger ind i disse løse områder.

Ifølge IPC-A-600G retningslinjer:

For kapillæreffekten, B bør ikke reducere sporafstanden til under det minimum, der kræves i henhold til indkøbsspecifikationerne, og A bør ikke overstige 80 mm (3.150 tommer). Det samme gælder for hulafstanden.

En anden negativ effekt forårsaget af tæt hulafstand er CAF (ledende anodisk filamentation) effekt:

1. CAF-effektDet refererer til kobberioner, der migrerer langs mikrorevner i harpiksen eller glasfiberen mellem ledere under høje spændings- og temperaturforhold, hvilket fører til lækstrømme.
2. Dette sker, når printkortet/PCBA'en opererer i miljøer med høj temperatur og høj luftfugtighed, hvilket resulterer i dårlig isolering mellem ledere og eventuel kortslutning. CAF forekommer typisk mellem vias, eller mellem vias og spor, eller mellem ydre spor, hvilket reducerer isoleringen og fører til fejl.

Kontrol af fremstillingsevne for hulafstand:

1. Samme netværksviasHvis to vias er for tæt på hinanden under boring, kan printpladens boreeffektivitet blive kompromitteret. Efter boring af det første hul kan materialet mellem hullerne blive for tyndt, hvilket resulterer i ujævne kræfter på borekronen, ujævn afkøling og borekronebrud. Dette fører til dårlig huldannelse eller uforbundne vias.

2. Forskellige netværksviasHvert lag i et printkort kræver en via-pad med specifikke omgivende miljøforhold, herunder om sporene støder op til hinanden eller ej. Hvis afstanden er utilstrækkelig, kan nogle via-pads miste deres kobberforbindelse, hvilket potentielt kan forårsage kortslutninger. For at undgå dette er en sikkerhedsafstand på 3 mm mellem forskellige netværksvias afgørende.

3. Forskellige netværkskomponenthullerMindre justeringsforskydninger under produktionen kan påvirke afstanden mellem komponenthuller fra forskellige netværk. I disse tilfælde sikres sikkerhedsafstanden ved at trimme puden. Denne trimning kan føre til uregelmæssige former eller i værste fald forårsage, at hullet brister eller skaber en kortslutning under lodning.

4. Blinde og begravede Vias:

1. Blind ViasDisse er vias, der forbinder de indre lag med de ydre lag, men som ikke passerer gennem hele printkortet.
2. Begravet ViasDisse forbinder kun de interne lag og er usynlige fra printpladens overflade.

Når afstanden mellem blinde og nedgravede vias er for lille eller ikke-eksisterende, resulterer det i et "stablet hul". Designet kan støde på produktionsvanskeligheder, især når vias-placeringen ikke tillader korrekt forbindelse. I sådanne tilfælde kræves en særlig proces for at sikre, at viasene er elektrisk forbundet efter boring. Dette involverer at færdiggøre den nedgravede via-boring før plettering og derefter boring af blinde vias.