Analiza zanesljivosti razmika med luknjami pri načrtovanju tiskanih vezij

Proizvodnja enostranskih ali dvostranskih tiskanih vezij običajno vključuje vrtanje neprevodnih ali prevodnih lukenj neposredno po rezanju materiala, medtem ko se večplastne plošče vrtajo po postopku laminiranja. Luknje so razvrščene glede na njihovo funkcijo, vključno z luknjami za komponente, luknjami za orodja, skoznjimi luknjami (Vias), slepimi luknjami in zakopanimi luknjami (slepe in zakopane luknje so vrsta prehodnih lukenj). Konvencionalno vrtanje se izvaja z mehansko vrtalno opremo. V dejanski proizvodnji razmik med luknjami običajno vpliva tako na postopek obdelave kot na zanesljivost končnega izdelka.

Zahteve za proizvodnjo razmika med luknjami:

Prevodne luknje (prevodne luknje):

1. Najmanjši premer luknjeMehansko vrtanje 0.15 mm, lasersko vrtanje 0.075 mm.
2. Razmik med blazinico in robom plošče: 0.2 mm.
3. Razmik med odprtinami (od roba do roba)Ne sme biti manjši od 6 mil; po možnosti večji od 8 mil. To je zelo pomembno in ga je treba upoštevati med načrtovanjem.
4. Najmanjši premer odprtine za prehod običajno ni manjši od 0.2 mm, razdalja med enim in drugim stikom pa ne sme biti manjša od 4 mil, po možnosti večja od 6 mil, brez zgornje omejitve. To je zelo pomembno in ga je treba upoštevati.

Luknje za ploščice (PTH):

1. Razmik med blazinico in robom plošče: 0.25 mm.
2. Velikost luknje na ploščici je odvisna od uporabljene komponente, vendar mora biti vsaj 0.2 mm večja od pina komponente. Na primer, komponenta s pinom premera 0.6 mm mora imeti luknjo premera vsaj 0.8 mm, da se izognemo težavam zaradi proizvodnih toleranc.
3. Razmik med luknjami blazinice (od roba do roba)Ne sme biti manjša od 0.3 mm. Večja kot je, bolje je. To je ključnega pomena in ga je treba upoštevati.

Nepocinkane luknje in utori (NPTH):

1. Razmik med odprtinami brez prevlekeNajmanjši razmik mora biti vsaj 1.6 mm, sicer lahko poveča tveganje za zlomljene luknje in težave pri rezkanju robov.
2. Razdalja med nepokritimi utori in robom plošče ne sme biti manjša od 2.0 mm, da se preprečijo zlomljene luknje. Daljše utore morajo biti od roba plošče oddaljene več, da se prepreči ločitev na robu.
3. Nepocinkane žigosane luknjeZa povezovanje plošč med seboj naj bodo te luknje razmaknjene ne premajhne ne prevelike, da se plošča ne zlomi. Priporočeni razmik je običajno med 0.2 in 0.3 mm.

Vpliv razmika med luknjami na zanesljivost:

Razmik med luknjami:

To se nanaša na razdaljo od notranje stene ene luknje do notranje stene druge, ne na razdaljo med ploščicama. Ključnega pomena je razlikovati med tema dvema meritvama.

Če je razmik med luknjami premajhen, kakšne so morebitne težave?

1. Če so luknje znotraj istega omrežja preblizu, lahko povzročijo zlomljene luknje, zareze in druge napake, ki vplivajo na videz in sestavo.
2. Pri luknjah v različnih omrežjih lahko premajhen razmik povzroči zlomljene luknje, zareze ali celo kratke stike zaradi kapilarni učinek.

Kapilarni učinek (učinek sesanja odrezkov)Kapilarni učinek nastane zaradi visoke hitrosti vrtenja svedra in pritiska, ki ga izvaja na okoliški material tiskanega vezja. To lahko zrahlja steklena vlakna znotraj plošče, kar povzroči težave, kot so slabo oblikovanje lukenj in kratki stiki, ko bakrena prevleka prodre v ta ohlapna območja.

Glede na IPC-A-600G smernice:

Za kapilarni učinek, B ne sme zmanjšati razmika med sledi pod minimum, ki ga zahtevajo specifikacije javnega naročanja, in A ne sme presegati 80 mm (3.150 palca). Enako velja za razmik med luknjami.

Drug negativen učinek, ki ga povzroča tesna razdalja med luknjami, je CAF (prevodna anodna filamentacija) učinek:

1. Učinek CAFNanaša se na bakrove ione, ki se pod vplivom visoke napetosti in temperature premikajo vzdolž mikrorazpok v smoli ali steklenih vlaknih med prevodniki, kar vodi do uhajanja tokov.
2. Do tega pride, ko tiskano vezje/plošča tiskanega vezja (PCB/PCBA) deluje v okoljih z visoko temperaturo in visoko vlažnostjo, kar povzroči slabo izolacijo med vodniki in morebitne kratke stike. CAF se običajno pojavi med prehodnimi priključki ali med prehodnimi priključki in sledmi ali med zunanjimi sledmi, kar zmanjša izolacijo in povzroči okvaro.

Preverjanje proizvodnosti razmika med luknjami:

1. Isti omrežni prehodiČe sta med vrtanjem dva prehoda preblizu, je lahko učinkovitost vrtanja na tiskanem vezju ogrožena. Po vrtanju prve luknje lahko material med luknjami postane pretanek, kar povzroči neenakomerne sile na sveder, neenakomerno hlajenje in lom svedra. To vodi do slabega oblikovanja luknje ali nepovezanih prehodov.

2. Različni omrežni prehodiVsaka plast na tiskanem vezju zahteva prehodno blazinico s specifičnimi pogoji okolice, vključno s tem, ali so sledi sosednje ali ne. Če razmik ni zadosten, lahko nekatere prečne blazinice izgubijo bakreno povezavo, kar lahko povzroči kratke stike. Da bi se temu izognili, je bistvenega pomena varnostna razdalja 3 mil med različnimi omrežnimi prečnimi priključki.

3. Različne luknje omrežnih komponentManjša odstopanja poravnave med proizvodnjo lahko vplivajo na razmik med luknjami komponent iz različnih omrežij. V teh primerih se varnostna razdalja zagotovi z obrezovanjem blazinice. To obrezovanje lahko povzroči nepravilne oblike ali v najslabšem primeru povzroči prelom luknje ali kratek stik med spajkanjem.

4. Slepe in zakopane poti:

1. Slepi prehodiTo so prehodi, ki povezujejo notranje plasti z zunanjimi plastmi, vendar ne potekajo skozi celotno tiskano vezje.
2. Zakopane potiTi povezujejo samo notranje plasti in so nevidni s površine tiskanega vezja.

Ko je razmik med slepimi in zakopanimi prehodi premajhen ali ga sploh ni, nastane »naložena luknja«. Zasnova se lahko sooči s težavami pri izdelavi, zlasti če lokacija prehodov ne omogoča pravilne povezave. V takih primerih je potreben poseben postopek, ki zagotovi električno povezavo prehodov po vrtanju. To vključuje dokončanje vrtanja zakopanega prehoda pred galvanizacijo in nato vrtanje slepih prehodov.