पीसीबी डिजाइन में छेद रिक्ति का विश्वसनीयता विश्लेषण

एक तरफा या दो तरफा पीसीबी के उत्पादन में आमतौर पर सामग्री को काटने के तुरंत बाद गैर-चालक या चालक छेद ड्रिल किए जाते हैं, जबकि बहु-परत बोर्डों को लेमिनेशन प्रक्रिया के बाद ड्रिल किया जाता है। छेदों को उनके कार्य के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जिसमें घटक छेद, उपकरण छेद, थ्रू होल (विया), ब्लाइंड होल और दबे हुए छेद (ब्लाइंड और दबे हुए छेद एक प्रकार के विया होल होते हैं) शामिल हैं। पारंपरिक ड्रिलिंग यांत्रिक ड्रिलिंग उपकरणों का उपयोग करके की जाती है। वास्तविक निर्माण में, छेदों के बीच की दूरी आमतौर पर मशीनिंग प्रक्रिया और अंतिम उत्पाद की विश्वसनीयता दोनों को प्रभावित करती है।

छेद रिक्ति विनिर्माण आवश्यकताएँ:

वाया होल (चालक होल) :

1. न्यूनतम छेद व्यास: मैकेनिकल ड्रिलिंग 0.15 मिमी, लेजर ड्रिलिंग 0.075 मिमी।
2. पैड से बोर्ड किनारे की दूरी: 0.2 मिमी।
3. वाया होल से वाया होल स्पेसिंग (किनारे से किनारे तक): 6 मिल से कम नहीं हो सकता; अधिमानतः 8 मिल से ज़्यादा। यह बहुत महत्वपूर्ण है और डिज़ाइन के दौरान इस पर विचार किया जाना चाहिए।
4. न्यूनतम वाया होल व्यास आमतौर पर 0.2 मिमी से कम नहीं होना चाहिए, और पैड की एक तरफ की दूरी 4 मिल से कम नहीं होनी चाहिए, अधिमानतः 6 मिल से अधिक, और इसकी कोई ऊपरी सीमा नहीं होनी चाहिए। यह बहुत महत्वपूर्ण है और इस पर विचार किया जाना चाहिए।

पैड होल (पीटीएच) :

1. पैड से बोर्ड किनारे की दूरी: 0.25 मिमी।
2. पैड होल का आकार इस्तेमाल किए गए कंपोनेंट के हिसाब से तय होता है, लेकिन यह कंपोनेंट पिन से कम से कम 0.2 मिमी बड़ा होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 0.6 मिमी पिन वाले कंपोनेंट में मैन्युफैक्चरिंग टॉलरेंस से जुड़ी मुश्किलों से बचने के लिए कम से कम 0.8 मिमी का होल होना चाहिए।
3. पैड होल से पैड होल स्पेसिंग (किनारे से किनारे तक): 0.3 मिमी से कम नहीं हो सकता। जितना बड़ा, उतना अच्छा। यह महत्वपूर्ण है और इस पर विचार किया जाना चाहिए।

नॉन-प्लेटेड होल और स्लॉट (एनपीटीएच) :

1. गैर-प्लेटेड स्लॉट छेद रिक्तिन्यूनतम अंतर कम से कम 1.6 मिमी होना चाहिए, अन्यथा इससे टूटे हुए छेदों का खतरा बढ़ सकता है और किनारे की मिलिंग में कठिनाई हो सकती है।
2. टूटे हुए छेदों से बचने के लिए, बिना प्लेट वाले स्लॉट्स से बोर्ड के किनारे की दूरी 2.0 मिमी से कम नहीं होनी चाहिए। लंबे स्लॉट्स को बोर्ड के किनारे से ज़्यादा दूरी पर होना चाहिए ताकि किनारे पर अलगाव न हो।
3. गैर-प्लेटेड मुद्रांकित छेदबोर्डों को आपस में जोड़ने के लिए, इन छेदों के बीच की दूरी न तो बहुत छोटी होनी चाहिए और न ही बहुत ज़्यादा, ताकि बोर्ड टूट न जाए। आमतौर पर अनुशंसित दूरी 0.2-0.3 मिमी के बीच होती है।

छेद रिक्ति का विश्वसनीयता प्रभाव:

छेद से छेद की दूरी :

यह एक छेद की भीतरी दीवार से दूसरे छेद की भीतरी दीवार तक की दूरी को दर्शाता है, पैड्स के बीच की दूरी को नहीं। इन मापों के बीच अंतर करना बेहद ज़रूरी है।

यदि छेद-से-छेद के बीच की दूरी बहुत छोटी है, तो संभावित समस्याएं क्या हैं?

1. यदि एक ही नेटवर्क के भीतर छेद बहुत पास-पास हों, तो वे टूटे हुए छेद, गड़गड़ाहट और अन्य दोष पैदा कर सकते हैं, जो दिखावट और संयोजन को प्रभावित करते हैं।
2. विभिन्न नेटवर्कों में छेदों के लिए, अपर्याप्त रिक्ति के कारण टूटे हुए छेद, गड़गड़ाहट या शॉर्ट सर्किट भी हो सकता है। केशिका प्रभाव.

केशिका प्रभाव (चिप सक्शन प्रभाव) : ड्रिल बिट के तीव्र घूर्णन और आसपास के पीसीबी पदार्थ पर पड़ने वाले दबाव के कारण केशिका प्रभाव उत्पन्न होता है। इससे बोर्ड के अंदर मौजूद फाइबरग्लास ढीला हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कॉपर प्लेटिंग के इन ढीले क्षेत्रों में प्रवेश करने पर छेद ठीक से न बन पाने और शॉर्ट सर्किट जैसी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।

आईपीसी-ए-600जी दिशानिर्देशों के अनुसार :

केशिका प्रभाव के लिए, B को खरीद विनिर्देशों द्वारा निर्धारित न्यूनतम से कम ट्रेस रिक्ति नहीं करनी चाहिए, और A 80 मिमी (3.150 इंच) से अधिक नहीं होनी चाहिए। यही बात छेद रिक्ति पर भी लागू होती है।

छिद्रों के बीच कम दूरी के कारण होने वाला एक अन्य नकारात्मक प्रभाव सीएएफ (चालक एनोडिक फिलामेंटेशन) प्रभाव है:

1. सीएएफ प्रभाव: यह उच्च वोल्टेज और तापमान की स्थिति में कंडक्टरों के बीच रेजिन या फाइबरग्लास में सूक्ष्म दरारों के साथ तांबे के आयनों के प्रवास को संदर्भित करता है, जिससे रिसाव धाराएं उत्पन्न होती हैं।
2. ऐसा तब होता है जब PCB/PCBA उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में काम करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टरों के बीच खराब इन्सुलेशन होता है और अंततः शॉर्ट सर्किट हो जाता है। CAF आमतौर पर वाया के बीच, या वाया और ट्रेस के बीच, या बाहरी ट्रेस के बीच होता है, जिससे इन्सुलेशन कम हो जाता है और विफलता होती है।

छेद रिक्ति विनिर्माण योग्यता जांच:

1. समान नेटवर्क वाया : ड्रिलिंग के दौरान यदि दो वाया बहुत पास-पास हों, तो पीसीबी की ड्रिलिंग दक्षता प्रभावित हो सकती है। पहले छेद के बाद, छेदों के बीच की सामग्री बहुत पतली हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप ड्रिल बिट पर असमान बल, अनियमित शीतलन और ड्रिल बिट का टूटना हो सकता है। इससे छेद ठीक से नहीं बन पाते या वाया आपस में जुड़ नहीं पाते।

2. विभिन्न नेटवर्क वाया : पीसीबी की प्रत्येक परत को विशिष्ट परिवेशीय स्थितियों के साथ एक वाया पैड की आवश्यकता होती है, जिसमें यह भी शामिल है कि ट्रेसेस एक दूसरे के निकट हैं या नहीं। यदि दूरी अपर्याप्त है, तो कुछ वाया पैड अपना कॉपर कनेक्शन खो सकते हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है। इससे बचने के लिए, विभिन्न नेटवर्क वाया के बीच 3 मिल की सुरक्षा दूरी आवश्यक है।

3. विभिन्न नेटवर्क घटकों के छेद : उत्पादन के दौरान मामूली संरेखण विचलन विभिन्न नेटवर्कों के घटकों के छेदों के बीच की दूरी को प्रभावित कर सकता है। ऐसे मामलों में, पैड को ट्रिम करके सुरक्षित दूरी सुनिश्चित की जाती है। इस ट्रिमिंग से अनियमित आकार बन सकते हैं या सबसे खराब स्थिति में, सोल्डरिंग के दौरान छेद टूट सकता है या शॉर्ट सर्किट हो सकता है।

4. अनदेखे और दबे हुए मार्ग :

1. ब्लाइंड विआसये वे वाया हैं जो आंतरिक परतों को बाहरी परतों से जोड़ते हैं लेकिन पूरे पीसीबी से होकर नहीं गुजरते हैं।
2. दफन विआसये केवल आंतरिक परतों को जोड़ते हैं और पीसीबी की सतह से अदृश्य होते हैं।

जब ब्लाइंड और दबे हुए विया के बीच की दूरी बहुत कम या न के बराबर होती है, तो "स्टैक्ड होल" बनता है। डिज़ाइन को निर्माण संबंधी कठिनाइयों का सामना करना पड़ सकता है, खासकर जब विया का स्थान उचित कनेक्शन की अनुमति नहीं देता। ऐसे मामलों में, ड्रिलिंग के बाद विया को विद्युत रूप से जोड़ने के लिए एक विशेष प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। इसमें प्लेटिंग से पहले दबे हुए विया की ड्रिलिंग पूरी करना और फिर ब्लाइंड विया की ड्रिलिंग करना शामिल है।