A produção de PCBs de face única ou dupla normalmente envolve a perfuração de furos não condutores ou condutores diretamente após o corte do material, enquanto placas multicamadas são perfuradas após o processo de laminação. Os furos são categorizados com base em sua função, incluindo furos para componentes, furos para ferramentas, furos passantes (vias), furos cegos e furos enterrados (furos cegos e enterrados são um tipo de furo de passagem). A perfuração convencional é realizada com equipamentos mecânicos de perfuração. Na fabricação propriamente dita, o espaçamento entre os furos geralmente afeta tanto o processo de usinagem quanto a confiabilidade do produto final.
Requisitos de fabricação de espaçamento de furos:
Furos de passagem (furos condutores) :
- Diâmetro mínimo do furo: Perfuração mecânica 0.15 mm, perfuração a laser 0.075 mm.
- Espaçamento entre a borda da almofada e a placa: 0.2 mm.
- Espaçamento entre furos de passagem (de ponta a ponta): Não pode ser inferior a 6 mil; de preferência, superior a 8 mil. Isso é muito importante e deve ser considerado durante o projeto.
- O diâmetro mínimo do furo passante normalmente não é menor que 0.2 mm, e a distância entre os lados da pastilha não deve ser menor que 4 mil, de preferência maior que 6 mil, sem limite superior. Isso é muito importante e deve ser considerado.
Furos para sapatas (PTH) :
- Espaçamento entre a borda da almofada e a placa: 0.25 mm.
- O tamanho do furo da pastilha é determinado pelo componente utilizado, mas deve ser pelo menos 0.2 mm maior que o pino do componente. Por exemplo, um componente com um pino de 0.6 mm deve ter um furo de pelo menos 0.8 mm para evitar dificuldades devido a tolerâncias de fabricação.
- Espaçamento entre furos de almofada (de ponta a ponta): Não pode ser inferior a 0.3 mm. Quanto maior, melhor. Isso é crítico e deve ser considerado.
Furos e ranhuras não revestidos (NPTH) :
- Espaçamento de furos de ranhura não revestidos: O espaçamento mínimo deve ser de pelo menos 1.6 mm, ou poderá causar um risco maior de furos quebrados e dificuldade no fresamento de bordas.
- A distância entre ranhuras não revestidas e a borda da placa não deve ser inferior a 2.0 mm para evitar furos quebrados. Ranhuras mais longas devem ter uma distância maior da borda da placa para evitar separação na borda.
- Furos estampados não revestidos: Para conectar as placas, esses furos devem ter um espaçamento nem muito pequeno nem muito grande para evitar que a placa se quebre. O espaçamento recomendado é normalmente entre 0.2 e 0.3 mm.
Impacto na confiabilidade do espaçamento dos furos:
Espaçamento entre furos :
Isso se refere à distância da parede interna de um furo à parede interna de outro, não à distância entre as pastilhas. É crucial distinguir entre essas medidas.
Se o espaçamento entre furos for muito pequeno, quais são os possíveis problemas?
- Se os furos dentro da mesma rede estiverem muito próximos, eles podem causar furos quebrados, rebarbas e outros defeitos que afetam a aparência e a montagem.
- Para furos em redes diferentes, o espaçamento insuficiente pode causar furos quebrados, rebarbas ou até mesmo curtos-circuitos devido à efeito capilar.
Efeito capilar (efeito de sucção de cavacos) : O efeito capilar ocorre devido à alta velocidade de rotação da broca e à pressão que ela exerce sobre o material da placa de circuito impresso (PCI) ao redor. Isso pode soltar a fibra de vidro dentro da placa, causando problemas como formação inadequada dos furos e curtos-circuitos quando a camada de cobre penetra nessas áreas soltas.
De acordo com as diretrizes do IPC-A-600G :
Devido ao efeito capilar, B não deve reduzir o espaçamento entre as trilhas abaixo do mínimo exigido pelas especificações de aquisição, e A não deve exceder 80 mm (3.150 pol.). O mesmo se aplica ao espaçamento entre os furos.
Outro efeito negativo causado pelo espaçamento reduzido entre os furos é o efeito CAF (Filamentação Anódica Condutiva) :
- Efeito CAF: Refere-se a íons de cobre migrando ao longo de microfissuras na resina ou fibra de vidro entre condutores sob condições de alta tensão e temperatura, levando a correntes de fuga.
- Isso ocorre quando a PCB/PCBA opera em ambientes de alta temperatura e umidade, resultando em isolamento inadequado entre os condutores e eventuais curtos-circuitos. A CAF normalmente ocorre entre vias, ou entre vias e trilhas, ou entre trilhas externas, reduzindo o isolamento e levando à falha.
Verificações de capacidade de fabricação do espaçamento dos furos:
1. Vias na mesma rede : Se duas vias estiverem muito próximas durante a perfuração, a eficiência da perfuração da placa de circuito impresso pode ser comprometida. Após a perfuração do primeiro furo, o material entre os furos pode ficar muito fino, resultando em forças desiguais na broca, resfriamento inconsistente e quebra da broca. Isso leva à má formação dos furos ou a vias desconectadas.
2. Vias de Rede Diferentes : Cada camada em uma placa de circuito impresso (PCB) requer um pad de via com condições ambientais específicas, incluindo se as trilhas são adjacentes ou não. Se o espaçamento for insuficiente, alguns pads de via podem perder a conexão de cobre, causando potencialmente curtos-circuitos. Para evitar isso, uma distância de segurança de 3 milésimos de polegada (0,76 mm) entre diferentes vias de rede é essencial.
3. Furos de Componentes de Rede Diferentes : Pequenos desalinhamentos durante a produção podem afetar o espaçamento entre os furos de componentes de redes diferentes. Nesses casos, a distância de segurança é garantida pelo corte da ilha de solda. Esse corte pode resultar em formatos irregulares ou, na pior das hipóteses, causar a quebra do furo ou um curto-circuito durante a soldagem.
4. Vias cegas e enterradas :
- Vias Cegas: São vias que conectam camadas internas às camadas externas, mas não passam por todo o PCB.
- Vias Enterradas:Eles conectam apenas camadas internas e são invisíveis da superfície do PCB.
Quando o espaçamento entre vias cegas e enterradas é muito pequeno ou inexistente, resulta em um "furo empilhado". O projeto pode enfrentar dificuldades de fabricação, especialmente quando a localização das vias não permite a conexão adequada. Nesses casos, é necessário um processo especial para garantir que as vias estejam eletricamente conectadas após a perfuração. Isso envolve a conclusão da perfuração da via enterrada antes da galvanização e, em seguida, a perfuração das vias cegas.
