Produksi PCB satu sisi atau dua sisi biasanya melibatkan pengeboran lubang nonkonduktif atau konduktif langsung setelah material dipotong, sementara papan multilapis dibor setelah proses laminasi. Lubang dikategorikan berdasarkan fungsinya, termasuk lubang komponen, lubang alat, lubang tembus (Vias), lubang buta, dan lubang terkubur (lubang buta dan terkubur adalah jenis lubang via). Pengeboran konvensional dilakukan dengan menggunakan peralatan pengeboran mekanis. Dalam produksi aktual, jarak antar lubang biasanya memengaruhi proses pemesinan dan keandalan produk akhir.
Persyaratan Pembuatan Jarak Lubang:
Lubang Via (Lubang Konduktif):
- Diameter Lubang Minimal: Pengeboran mekanis 0.15 mm, pengeboran laser 0.075 mm.
- Jarak Tepi Bantalan ke Papan: 0.2mm.
- Jarak Lubang Via ke Lubang Via (Ujung ke Tepi): Tidak boleh kurang dari 6 mil; sebaiknya lebih dari 8 mil. Ini sangat penting dan harus dipertimbangkan selama desain.
- Diameter lubang via minimum biasanya tidak lebih kecil dari 0.2 mm, dan jarak sisi tunggal bantalan tidak boleh kurang dari 4 mil, sebaiknya lebih besar dari 6 mil, tanpa batas atas. Ini sangat penting dan harus dipertimbangkan.
Lubang Bantalan (PTH):
- Jarak Tepi Bantalan ke Papan: 0.25mm.
- Ukuran lubang pad ditentukan oleh komponen yang digunakan, tetapi harus setidaknya 0.2 mm lebih besar dari pin komponen. Misalnya, komponen dengan pin 0.6 mm harus memiliki lubang setidaknya 0.8 mm untuk menghindari kesulitan karena toleransi produksi.
- Jarak Lubang Bantalan ke Lubang Bantalan (Ujung ke Tepi): Tidak boleh kurang dari 0.3 mm. Semakin besar, semakin baik. Ini penting dan harus dipertimbangkan.
Lubang dan Slot Non-Pelapis (NPTH):
- Jarak Lubang Slot Non-Pelapis:Jarak minimum harus setidaknya 1.6 mm, atau dapat menyebabkan peningkatan risiko lubang pecah dan kesulitan dalam penggilingan tepi.
- Jarak dari slot yang tidak dilapisi ke tepi papan tidak boleh kurang dari 2.0 mm untuk menghindari lubang yang pecah. Slot yang lebih panjang harus memiliki jarak yang lebih jauh dari tepi papan untuk mencegah pemisahan di tepi.
- Lubang yang Dicap Tanpa Pelapis: Untuk menyambung papan, lubang-lubang ini harus diberi jarak tidak terlalu kecil atau terlalu besar agar papan tidak patah. Jarak yang disarankan biasanya antara 0.2-0.3 mm.
Dampak Keandalan Jarak Lubang:
Jarak Lubang ke Lubang:
Ini merujuk pada jarak dari dinding bagian dalam satu lubang ke dinding bagian dalam lubang lain, bukan jarak antara bantalan. Sangat penting untuk membedakan antara pengukuran ini.
Jika jarak antar lubang terlalu kecil, apa saja masalah potensial yang timbul?
- Jika lubang dalam jaringan yang sama terlalu dekat, hal itu dapat menyebabkan lubang pecah, gerinda, dan cacat lainnya yang memengaruhi penampilan dan perakitan.
- Untuk lubang di jaringan yang berbeda, jarak yang tidak memadai dapat menyebabkan lubang pecah, gerinda, atau bahkan korsleting karena efek kapiler.
Efek Kapiler (Efek Penghisapan Chip): Efek kapiler terjadi karena putaran mata bor yang sangat cepat dan tekanan yang diberikannya pada material PCB di sekitarnya. Hal ini dapat melonggarkan fiberglass di dalam papan, yang menyebabkan masalah seperti pembentukan lubang yang buruk dan korsleting saat pelapisan tembaga menembus area yang longgar ini.
Menurut IPC-A-600G pedoman:
Untuk efek kapiler, B tidak boleh mengurangi jarak jejak di bawah minimum yang dipersyaratkan oleh spesifikasi pengadaan, dan A tidak boleh melebihi 80mm (3.150in). Hal yang sama berlaku untuk jarak lubang.
Efek negatif lain yang disebabkan oleh jarak lubang yang rapat adalah CAF (Filamentasi Anoda Konduktif) efek:
- Efek CAF: Mengacu pada ion tembaga yang bermigrasi sepanjang retakan mikro pada resin atau fiberglass antara konduktor pada kondisi tegangan dan suhu tinggi, yang menyebabkan arus bocor.
- Hal ini terjadi saat PCB/PCBA beroperasi di lingkungan bersuhu tinggi dan lembap, yang mengakibatkan isolasi yang buruk antara konduktor dan akhirnya terjadi korsleting. CAF biasanya terjadi antara via, atau antara via dan trace, atau antara trace luar, yang mengurangi isolasi dan menyebabkan kegagalan.
Pemeriksaan Kemampuan Manufaktur Jarak Lubang:
1. Via Jaringan yang Sama: Jika dua vias terlalu dekat selama pengeboran, efisiensi pengeboran PCB dapat terganggu. Setelah mengebor lubang pertama, material di antara lubang dapat menjadi terlalu tipis, yang mengakibatkan gaya yang tidak merata pada mata bor, pendinginan yang tidak konsisten, dan kerusakan mata bor. Hal ini menyebabkan pembentukan lubang yang buruk atau vias yang tidak terhubung.
2. Via Jaringan Berbeda: Setiap lapisan dalam PCB memerlukan via pad dengan kondisi lingkungan sekitar tertentu, termasuk apakah jejak berdekatan atau tidak. Jika jaraknya tidak cukup, beberapa via pad mungkin kehilangan sambungan tembaganya, yang berpotensi menyebabkan korsleting. Untuk menghindari hal ini, jarak aman 3 mil antara via jaringan yang berbeda sangat penting.
3. Lubang Komponen Jaringan yang Berbeda: Pergeseran penyelarasan kecil selama produksi dapat memengaruhi jarak antara lubang komponen dari jaringan yang berbeda. Dalam kasus ini, jarak aman dipastikan dengan memangkas bantalan. Pemangkasan ini dapat menyebabkan bentuk yang tidak beraturan atau, dalam kasus terburuk, menyebabkan lubang putus atau menimbulkan korsleting selama penyolderan.
4. Vias yang Buta dan Terkubur:
- Vias Buta: Ini adalah vias yang menghubungkan lapisan dalam ke lapisan luar tetapi tidak melewati seluruh PCB.
- Via yang terkubur: Ini menghubungkan lapisan internal saja dan tidak terlihat dari permukaan PCB.
Bila jarak antara vias tersembunyi dan vias yang terkubur terlalu kecil atau tidak ada, hasilnya adalah "lubang bertumpuk." Desainnya mungkin menghadapi kesulitan produksi, terutama bila lokasi vias tidak memungkinkan penyambungan yang tepat. Dalam kasus seperti itu, diperlukan proses khusus untuk memastikan vias tersambung secara elektrik setelah pengeboran. Ini melibatkan penyelesaian pengeboran via yang terkubur sebelum pelapisan dan kemudian pengeboran vias tersembunyi.
