1. Sarrera PCB zuloei buruz
PCBa, edo zirkuitu inprimatuko plaka, zirkuituak sortzeko osagai edo eraikuntza-bloke oso garrantzitsua da, eta bertan zirkuitu-osagai desberdinak konektatzen dira. Baina PCB plaka bat diseinatzeko eta maneiatzeko faktore garrantzitsuena zulo mota desberdinak teknika eta prozesu desberdinak erabiliz egiten dira. Zulo mota bakoitzak bere fabrikazio-prozesua eta funtzionamendu-errendimendua du. Zuloen funtzio nagusia osagaiak plakan erraz muntatzea da, konexio elektriko sendo eta fidagarriak eta PCB plakarentzako egitura-erresistentzia eskainiz. Tutorial honetan, proiektuaren eskakizunen arabera PCB diseinu eta ekoizpen zehatzerako garrantzitsuak diren PCB zulo mota desberdinak landuko ditugu. Beraz, has gaitezen!
2. PCB zulo motak
2.1 Plakatutako zuloak (PTH)
Zulo zeharkako plakak, kobrezko plaka elektrolitiko gisa ere ezagutzen direnak. Zulo hauek plakan zehar zulatu eta kobrezko material eroalearekin estaltzen dira. Eztainua edo urrea erabiltzen dira PCB plakaren geruzen arteko konexioa egiten laguntzen duen plaka estaltzeko.
Zulo hauen funtzioa PCB plakaren geruza desberdinen edo plakari konektatutako osagaien arteko konexio elektrikoak egitea da. Zulo hauek ere lagungarriak dira osagaien eroaleei eta kobrezko kableei erresistentzia baxua emateko eta PCB muntaketaren egonkortasun mekanikoa handitzeko.
Plakatutako zuloak ere lagungarriak dira alde bikoitzeko taularen edo geruza anitzeko taularen geruzen arteko lotura sendoak egiteko.
PTHen erabilera nagusiak erretxinazko kobrezko estaldura, kobrezko estaldura edo diamantezko kobrezko estaldura dira.
2.2 Plakatu gabeko zuloak (NPTH)
PCB zulo mota honetan, ez da kobrerik erabiltzen zuloen paretetan estaltzeko; ondorioz, zulo-upelek ez dute eroaletasunik edo ezaugarri elektrikorik. Hobe da plakak alde bakarrean kobrezko pistak dituenean erabiltzea, baina ez dira aukera ona geruza anitzeko plaketarako, zulo horien erabilerak plakaren geruza kopurua murrizten baitu.
Hala ere, zulo hauek fabrikatzea prozesu erraza eta azkarra da, eta lan-puntuko plakak finkatzeko zuloak egiteko erabiltzen da. Torlojuetarako edo torloju itxurako osagaietarako ere egiten dira, finkatzeko eta beroa xahutzeko bero-hustugailu gisa erabiltzeko.
2.3Zulo erdiak
PCB plakaren erdi-zuloak, plaka erdi-zuloak edo zulo almendratuak ere deituak, plakaren ertzean egindako zuloetatik partzialki zulatuta daude, eta zulo hauek erdibidean fresatzen dira. Zulo hauek beste PCB bat plaka nagusian soldatzeko erabiltzen dira. Hitz gutxitan esanda, bi plaka bereiziren arteko konexioa egiten dute, eta dentsitate handiko osagaien konexioen zati nagusia dira. Bluetooth-a beste plaka batean konektatzeko, plaka bidezko zuloak erabiltzen dira.
2.3 Bide-zuloak
Zuloen helburu nagusia PCB plaken geruza desberdinetarako konexio elektriko sendoak egitea da, eta baita zuloen bidezko osagaien konexioetarako ere, etab. Geruza anitzeko plaken geruza desberdinak zuloen bidez konektatzeak geruzen eta konektatutako osagaien arteko seinale-fluxua errazten laguntzen du.
Vias itsuak
Plakaren bide itsuak goiko edo beheko geruzetatik barneko geruzetara egiten dira eta ez dira guztiz plakan zehar sartzen, xaflaz estalitako bideen antzera. Ikuspegi honetan, ezin dugu plakaren beste aldea ikusi.
Bide hauek zulaketa mekanikoaren prozesu baten bidez egiten dira, eta batzuetan laserrak erabiltzen dira bide itsuak zulatzeko. Bide mota hauek zulatzeko, ziurtatu haien neurri zehatzak. Edo prozesu zaila da, baina bide itsuak zuzenean plakan zulatu ditzakegu.
Bide itsuen erabilera nagusia kanpoko geruza batekin gutxienez barneko geruza batekin lotura egitea da. Bide hauen alderdi-erlazioa 1:1 edo handiagoa da.
Bide itsuak HDI PCB fabrikazioaren parte dira, baina ziurtatu bide itsuak dituen plaka ez dela beti HDI PCB.
Lurperatutako vias
Lurperatutako zubiak PCB plakaren barne geruzen artean egiten dira, eta ez dira plakaren kanpoaldetik ikusten. Zubi hauen helburu nagusia 2 barne geruza edo gehiagoren arteko konexioak egitea da. Konexio maila bakoitzerako, definitu zuloak honela: zulatzeko fitxategi bereiziak.
Lurperatutako bideen alderdi-erlazioa 1:12 edo handiagoa da.
IPC estandarren arabera, bide itsuetarako eta lurperatutako bideetarako gomendatutako diametroa ez da 6 mil baino handiagoa.
Pilatutako Vias
Pilaketa-bideak itsu-bideak edo lurperatutakobideak dira, hiru zirkuitu-geruza baino gehiagoko plaken geruza desberdinen arteko konexioak egiteko erabiltzen direnak. Pilaketa-bideak elkarren gainean konfiguratutako bi edo gehiago bidezkoak dira, plaken geruza asko zeharkatzen dituztenak.
Pilatutako bideen erabilera nagusiak geruza anitzeko plaketan eta baita HDI plaketan ere dira. Pilatutako bideen diseinua pilako bide bakoitza plakaren barneko geruza batekin konfiguratuta dago.
Bide hauen ezaugarri nagusia geruza ezberdinetan konexio elektriko jarraituak eskaintzea da. Espazioa mugatua baina diseinu konplexuko bide pilatuak erabiltzen dira.
Bide mailakatuak
Zirkuitu-plaka geruza desberdinetako bide desberdinak konektatzen direnean egiten dira, baina gainjarri gabe. Zirkuitu-plaka mailakatuek zulagailu-ardatzak desberdinak direlako konexio zuzenik ez duten bide asko dituzte konexio horietan.
Zirkuitu mailakatuek sigi-saga eredua osatzen dute plakan, edozein aldetatik ikusten dugunean. Zirkuitu mailakatuen erabilera nagusiak HDI plaketan eta geruza anitzeko PCBetan daude.
Saltatu bide-sareak
Bide honek plakaren geruza asko zeharkatzen ditu, baina ez du inolako konexio elektrikorik geruza batekin ere. Salto-bideak gainjarritako bideak, itsuak diren bideak edo lurperatutako bideak izan daitezke. Bide hauek garrantzitsuak dira HDI plakarentzat zirkuitu trinko eta konplexuak egiteko. Salto-bideak plakaren geruzen arteko konexio elektriko bertikalak egiten dituzte, osagaien paketatze trinkoa sortuz eta seinalearen bidearen luzera murrizteko.
Bideak-Pad-ean
Plaka barruko bidea PCB bidezko bide mota ez hain ohikoa da, eta diseinu honetan, bidea zuzenean gainazaleko muntaketa-plakaren azpian egiten da, trazadura plakaren inguruan bideratu beharrean. Goiko geruzetan dauden osagai-plakaren eta plakaren barneko geruzaren arteko konexioaren bidez egiten da.
Bide hauek erabiltzeko laguntzen duten ezaugarri nagusiak hauek dira: bideratze erraza eskaintzen dute eta induktantzia parasitoa kontrolatzen dute. Bere desabantaila da, birfluxuan, soldadura-pasta bidezetatik igarotzen dela eta PCB pad-eko soldaduran eragiten duela.
2.4 Muntatzeko Zuloak
Muntatzeko zuloak PCBan egiten dira plaka xasisarekin muntatzeko puntuak emateko. Zulo hauek beste zulo mota batzuk baino handiagoak dira eta normalean plakaren izkinetan egiten dira. Plakaren eta muntatzeko osagaien arteko lotura sendo eta egonkorra egiteko, kobrezko alfonbrak aplikatzen dira muntatzeko zuloen inguruan.
2.5 Kontra-zuloak eta kontra-zulo zulatuak
Kontra-zuloak torloju edo torlojuetarako egiten dira eta buru lauak dituzte, torloju-diseinuekin alderatuta tamaina handiagoa dutenak. Zulo hauek 2 diametroko zuloak dituzte, goiko aldean diametro handiagoa torloju-burua eusteko eta diametro txikia torloju edo torloju-gorputza edukitzeko.
Kontra-zulagailuak torlojuek buru konikoak behar dituzten aplikazioetarako erabiltzen dira. Zulo hauek angelu koniko batean egiten dira, torlojuaren buruaren goiko zatiaren konikotasunarekin bat etorriz, torlojua taularen gainazalean berdinduta egon dadin. Kontra-zulagailuak egiteko, normalean 82 edo 90 graduko brokak erabiltzen dira.
irudia Kontra-zuloak eta kontra-zulo zulatuak
2.6 Zulo fiduzialak (lerrokatze-zuloak)
Zulo fiduzialak, lerrokatze-zuloak deiturikoak, taula batean zulatzen diren zulo txiki eta definituak dira, fabrikazio-tresna automatizatuetarako erreferentzia-puntu gisa erabiltzen direnak. Haien ezaugarri nagusia fase desberdinetan lerrokatze zehatza eskaintzea da, hala nola osagaien konexioan, txantiloi-prozesuan eta probetan, plaketako osagai guztiak muntaketarako behar bezala konektatuta daudela ziurtatzeko.
Irudia: Zulo fiduzialak
2.7 PCB zulo mota bereziak
- Zigilu-zuloak
Zigilu-zuloak, haustura-zuloak ere deituak, paneleko zirkuitu-plaka bakoitzaren ertzekin sekuentzian edo ilaran egindako zulo txikiak dira. Zulo hauek zigiluen ertzen antza dute, beraz, zigilu-zuloak bezala ezagutzen dira. Zulo hauen erabilera nagusia PCB despanelizazioa da. Despanelizazio-prozesuan, plaka bakarra bereizten da panel handiagotik. Prozesu hori ekoizpen-eraginkortasuna handitzeko eta gastuak murrizteko erabiltzen da.
3. PCB zuloen diseinuari buruzko gogoetak
PCB zuloen diseinurako faktore asko kontuan hartu behar dira, hemen zerrendatzen direnak.
Zuloaren tamaina eta alderdi-erlazioa
Zuloaren tamainaren balioa zulatzeko tekniketan eta taularen geruza kopuruan oinarritzen da. Zuloaren sakoneraren eta zuloaren diametroaren arteko erlazioari alderdi-erlazioa deritzo.
| Zulatzeko teknika | Min. Zuloaren Diametroa | Gehienezko itxura-erlazioa |
| Zulaketa Mekanikoa | 0.2 mm | 10:1 |
| Laser bidezko zulaketa (mikrobideak) | 0.075 mm | 1: 1 1.5: 1 |
| Aguaforte kimikoa | ~50 µm | ~1:1 |
| EDM (Deskarga Elektrikoa) | 0.1 mm | 5:1 |
| Ultrasoinuen zulaketa | 0.2 mm | 5:1 |
Zulagailuaren tolerantzia eta eraztun anularraren xehetasunak
Eraztun eraztuna kobrezko zulo estaliaren inguruan estaltzen du. Eraztunaren zabalera egokia ez bada, plakaren fidagarritasunean arazoak sortzen dira.
| Zuloaren tamaina (mm) | Zulagailuaren tolerantzia (± mm) | Gutxieneko eraztun anularra (mm) |
| ≤ 0.3 | ± 0.025 | 0.1 |
| 0.3 - 0.6 | ± 0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ± 0.075 | 0.2 |
PTH eta bideetarako xafla-lodiera
Diseinu-eskakizunen araberako xaflaren lodierak erresistentzia mekaniko ona eta eroankortasun elektrikoa ematen dio plakari.
| Hole | Kobrezko estalduraren lodiera | Standard |
| Zulo Zehar Plakatua (PTH) | 25-50 µm | IPC-6012 |
| Mikrovia (HDI) | 5-25 µm | IPC-6016 |
| Itsua/Lurperatuta Via | 15-30 µm | IPC-6012 |
| Bideak-Pad-ean | 25 – 50 µm (beteta, xaflatua) | IPC-4761 |
Material
Taularen materialen erabilerak ere eragina du zuloen zehaztasunean
| Material | Zulatzeko Ezaugarria |
| FR-4 | Zulo mota guztiak egiteko ezaugarri errazak ditu eta erraz egin ditzake |
| TG handiko FR-4 | Material honetan zuloak egiteko, punta sendoagoak erabili dira |
| Aluminiozko PCBak | CNC fresatzeko makinak edo zulagailu bereziak erabiltzen dira taula honetan zuloak egiteko. |
| Zeramikazko PCBak | Zeramikazko plaketan zuloak egiteko ultrasoinu edo laser bidezko zulaketa erabiltzen da |
| PCB malguak | grabatu kimikoa edo laser zulaketa erabiltzen da |
4. PCB zuloen funtzioak
Geruzen arteko konexio elektrikoa
PCB plaketan zuloen erabilera nagusia PCB geruzen arteko konexio elektrikoak egitea da. Zulo zeharkatzaile xaflatuek, adibidez, seinalea eta potentzia plakaren alde batetik bestera transmititzen laguntzen dute.
Bide itsu, lurperatu eta zulo zeharkakoek HDI PCB plaketarako geruza anitzeko konexioak egiten laguntzen dute.
Diseinu trinko desberdinetan abiadura handiko seinaleen transmisiorako, mikro-bideak erabiltzen dira.
Osagaien Muntaketa
Batez ere plakan osagaiak konektatzeko, zuloen bidezko muntaketa teknologiak edo THT-k zulo zeharkatuak erabiltzen ditu osagaien eroaleak soldatzeko eta zuloetan sartzeko.
PCB zuloek SMT-rekin alderatuta konexio sendoa egiten dute plakarekin. Zuloak egokienak dira konektoreak eta kondentsadoreak bezalako potentzia handiko osagaiak konektatzeko.
Bero Desegitea
PCB zuloek plakako osagai ezberdinek sortzen duten beroa xahutzea ere kudeatzen dute eta gehiegi berotzea saihesten dute. Bide termikoek beroa osagai berotuetatik bero-hustugailura eramaten laguntzen dute. Alfonbrako bideek, berriz, beroa xahutzea handitzen dute erresistentzia termikoa kontrolatuz.
5. PCB zuloekin ohikoak diren arazoak eta nola saihestu
Zuloen deslerrokatzea
- Zulo-zulaketaren posizio honetan, ez dago behar bezala funtzionatzen eta osagaien plaken eta barneko geruzen konexio okerra sortzen da. Errore hau deskonexio elektrikoen edo soldadura-teknika desegokien ondorioa da.
- Fabrikazio-unean taularen materialaren hedapenagatik ere gertatzen da.
- Arazo hau ekiditeko, erabili konfiantza-markak puntu zehatzetan eta erabili kalitatezko materialak hedapena/uzkurdura saihesteko.
- Geruza anitzeko plakekin lanean ari bazara, erabili X izpien bidezko lerrokatzea egiaztatzeko funtzioak.
Eraztun Anular Nahikoa Ez Da
- Errore honetan, zuloen inguruko kobrezko pastillak ez du eskakizunik edo tamaina txikiak ez du eraginik ezaugarri mekaniko eta elektrikoetan. Ondorioz, zirkuitu irekiak edo soldadura juntura ahulak sortzen dira plakan.
- Arazo hau konpontzeko, ezarri eraztun-xehetasunak. Erabili pastilla-tamaina egokia deslerrokatze txikietarako.
Zulo gainjarriek
- Errore honetan, zulo asko elkarren gainjartzen dira, eta horrek plakaren diseinu txarra eragiten du. Ondorioz, kobrea apurtzen da eta delaminazioa gertatzen da.
- Taularen diseinuan zuloen konfigurazio desegokiagatik gertatzen da.
- Erabili zuloen arteko distantzia egokia eta broka handiagoak gainjartzea saihesteko.
Zuloen tamaina okerrak
- Errore honetan, zuloak handiagoak eta txikiagoak dira eta osagaien txertatze zehatzean eragina dute. Akats honek soldaduraren ezaugarrietan eta konexio elektrikoetan eragina du.
- Errore hau Gerber fitxategietako zulagailuaren tamaina akastunaren eta xaflaren lodiera akastunaren ondorioz gertatzen da.
- Arazo hau konpontzeko, jarraitu zuloaren tamaina estandarra definitutako balioaren arabera. eta ezarri xaflaren lodiera.
Ondorioa
PCB zuloa PCB diseinurako eta edozein gailu elektroniko eta proiektutan behar bezala funtzionatzeko osagai nagusia da. Zulo hauek garrantzitsuak dira plaken geruza desberdinen arteko konexio elektrikoa eta erresistentzia mekanikoa bermatzeko. PCB zulo mota desberdinak daude, hala nola, zulo zeharkako estali gabekoak, zulo zeharkako estaliak eta zulo zeharkakoak, hala nola zulo zeharkakoak, zulo itsuak, zulo lurperatuak, mikrobideak, etab. Bakoitzak bere ezaugarriak eta garrantzia ditu PCB plakaren diseinurako eta funtzionamendurako. PCB zulo mota bakoitzak bere diseinua eta ezaugarriak ditu, baina plaka batean erabiltzen den helburu nagusia PCB geruzen arteko konexio elektrikoak egitea, osagaiak muntatzea eta plakako kanpoko osagaiekin konexioak egitea da. PCB plaka zaharrek gehienbat zulo zeharkakoak dituzte zulo zeharkako osagaiak muntatzeko, eta dentsitate handiko plaken eskaera handia dagoenez, fabrikatzaileek gainazaleko muntaketa-osagaiak erabiltzen ari dira, zulo zeharkakorik ez dutenak. Dentsitate handiko miniaturazko zuloetarako, laserrez zulatuak erabiltzen dira.
