1. Hyrje në vrimat e PCB-së
PCB, ose pllaka e qarkut të shtypur, është një komponent ose bllok ndërtimi shumë i rëndësishëm për krijimin e qarkut në të cilin lidhen komponentë të ndryshëm të qarkut. Por faktori më i rëndësishëm për projektimin dhe trajtimin e të gjithë komponentëve në pllakë PCB është se lloje të ndryshme vrimash bëhen duke përdorur teknika dhe procese të ndryshme. Çdo lloj vrime ka procesin e vet të prodhimit dhe performancës së punës. Funksioni kryesor i vrimave është ta bëjnë të lehtë montimin e komponentëve në pllakë, duke siguruar lidhje elektrike të forta dhe të besueshme dhe forcë strukturore për pllakën PCB. Në këtë tutorial, do të trajtojmë lloje të ndryshme të vrimave të PCB që janë të rëndësishme për projektimin dhe prodhimin e saktë të PCB sipas kërkesave të projektit. Pra, le të fillojmë!
2. Llojet e vrimave të PCB-së
2.1 Vrima të veshura me pllakë (PTH)
Vrima të veshura me metal, të njohura edhe si bakër i veshur pa elektrolizë. Këto vrima shpohen nëpër pllakë dhe veshen me ndihmën e bakrit, i cili është një material përçues. Kallaji ose ari përdoren për veshjen e pllakës që ndihmon në krijimin e lidhjes midis shtresave të pllakës PCB.
Funksioni i këtyre vrimave është të krijojnë lidhje elektrike midis shtresave të ndryshme të bordit PCB ose komponentëve të lidhur me të. Këto vrima janë gjithashtu të dobishme në sigurimin e rezistencës së ulët për përçuesit e komponentëve dhe telat e bakrit dhe rritjen e stabilitetit mekanik të montimit të PCB-së.
Vrimat e veshura janë gjithashtu të dobishme për të bërë lidhje të forta midis shtresave të bordit me dy anë ose të bordit me shumë shtresa.
Përdorimet kryesore të PTH-ve janë në veshjen me bakër me rrëshirë, veshjen me bakër ose veshjen me bakër me diamant.
2.2 Vrima të pa veshura (NPTH)
Në këtë lloj vrime PCB, nuk përdoret bakër si shtresë mbrojtëse në muret e vrimës; si rezultat, fuçitë e vrimave nuk kanë natyrë përçuese ose karakteristika elektrike. Ato janë më të mira për t'u përdorur aty ku pllaka vjen me shina bakri në njërën anë, por ato nuk janë një mundësi e mirë për pllakat me shumë shtresa, pasi përdorimi i këtyre vrimave zvogëlon numrin e shtresave për pllakën.
Megjithatë, prodhimi i këtyre vrimave është një proces i lehtë dhe i shpejtë dhe përdoret për përpunimin e vrimave për fiksimin e dërrasave në pikën e punës. Ato prodhohen gjithashtu për vida ose komponentë në formë buloni, duke i siguruar dhe përdorur si një radiator për shpërndarjen e nxehtësisë.
2.3Gjysmë vrima
Gjysmëvrimat në pllakën PCB, të quajtura edhe gjysmëvrima pllake ose vrima të përforcuara, shpohen pjesërisht përmes vrimave të bëra në skajin e pllakës, dhe këto vrima frezohen në gjysmë të rrugës. Këto vrima përdoren për saldimin e një pllake tjetër PCB në pllakën kryesore. Me fjalë të thjeshta, bëjnë lidhjen midis dy pllakave të ndara, dhe ato janë pjesa kryesore e lidhjeve të komponentëve me dendësi të lartë. Për lidhjen e Bluetooth në një pllak tjetër, përdoren vrima të veshura.
2.3 Vrima përçuese
Qëllimi kryesor i vrimave via është të krijojë lidhje të forta elektrike për shtresa të ndryshme të pllakave PCB dhe gjithashtu të përdoret për lidhjet e komponentëve të veshur me vrima, etj. Lidhja e shtresave të ndryshme të pllakave shumështresore përmes vrimave via ndihmon në lehtësimin e rrjedhës së sinjalit midis shtresave dhe komponentëve të lidhur.
Via të verbër
Viat e verbëra të dërrasës janë bërë nga shtresat e sipërme ose të poshtme në shtresat e brendshme dhe nuk kalojnë plotësisht në dërrasë siç bëjnë viat e tejdukshme të veshura. Në këtë pamje, nuk mund ta shohim anën tjetër të dërrasës.
Këto vrima bëhen me përdorimin e një procesi mekanik shpimi, dhe nganjëherë përdoren lazerë për të shpuar vrima të verbëra. Për shpimin e këtyre llojeve të vrimave, sigurohuni që dimensionet e tyre të sakta. Ose është një proces i vështirë, por ne mund të shpojmë vrima të verbëra direkt në dërrasë.
Përdorimi kryesor i viave të verbëra është të bëhet një lidhje me një shtresë të jashtme me të paktën një shtresë të brendshme. Raporti i aspektit për këto via është 1:1 ose më i madh.
Viat e verbëra janë pjesë e prodhimit të PCB-së HDI, por sigurohuni që pllaka që ka via të verbëra të mos jetë gjithmonë PCB HDI.
Vias i varrosur
Viat e varrosura janë bërë midis shtresave të brendshme të pllakës PCB, dhe këto nuk shihen nga ana e jashtme e pllakës. Qëllimi kryesor i këtyre viat është të bëjnë lidhje midis 2 ose më shumë shtresave të brendshme. Për çdo nivel lidhjeje, përcaktoni vrimat si skedarë të veçantë stërvitjeje.
Raporti i aspektit për viat e varrosura është 1:12 ose më i madh.
Sipas standardeve IPC, diametri i rekomanduar për viat e verbëra dhe viat e varrosura nuk është më i madh se 6 mil.
Via të grumbulluara
Viat e grumbulluara janë via të verbëra ose via të varrosura që përdoren për të bërë lidhje midis shtresave të ndryshme të pllakave për më shumë se tre shtresa qarku. Viat e grumbulluara vijnë me dy ose më shumë via të konfiguruara mbi njëra-tjetrën që përshkojnë shumë shtresa pllakash.
Përdorimet kryesore të viave të grumbulluara janë në pllaka shumështresore dhe gjithashtu në pllakat HDI. Dizajni i viave të grumbulluara është i tillë që çdo vai në grumbull është i konfiguruar me një shtresë të brendshme të tabelës.
Karakteristika kryesore e këtyre viave është të sigurojnë lidhje elektrike të vazhdueshme në shtresa të ndryshme. Përdoren via të grumbulluara në projekte ku hapësira është e kufizuar, por me dizajn kompleks.
Via të shkallëzuara
Viat e shkallëzuara krijohen kur viat e ndryshme të shtresave të bordit PCB janë të lidhura, por jo mbivendosëse. Viat e shkallëzuara vijnë me shumë via në lidhje të tilla që nuk kanë një lidhje të drejtpërdrejtë meqenëse boshtet e shpimit janë të ndryshme.
Viat e shkallëzuara krijojnë një model zigzag në pllakë kur e shikojmë nga çdo anë. Përdorimet kryesore të viave të shkallëzuara janë në pllakat HDI dhe PCB-të shumështresore.
Kapërce Vias
Kjo vijë kalon nëpër shumë shtresa të pllakës, por nuk ka asnjë lidhje elektrike me asnjë shtresë. Viat-et me kapërcim mund të jenë via që mbivendosen, via të verbëra ose via të varrosura. Këto via janë të rëndësishme për pllakën HDI për krijimin e qarqeve kompakte dhe të ndërlikuara. Viat-et me kapërcim krijojnë lidhje elektrike vertikale midis shtresave të pllakës që krijojnë paketim të dendur të komponentëve dhe zvogëlojnë gjatësinë e shtegut të sinjalit.
Vias-in-Pad
Via në pllakë është një lloj via-sh më pak i zakonshëm i PCB-së, dhe në këtë dizajn, via bëhet direkt nën pllakëzën e komponentëve të montuar në sipërfaqe në vend që të drejtohet gjurma rreth pllakës. Nëpërmjet lidhjes së pllakës së komponentëve në shtresat e sipërme me shtresën e brendshme të pllakës.
Karakteristikat kryesore që ndihmojnë në përdorimin e këtyre viave janë se ato ofrojnë drejtim të lehtë dhe kontrollojnë induktancën parazitare. Disavantazhi i tyre është se në kohën e ripërtëritjes, pasta e bashkimit me kallaj kalon nëpër via dhe ndikon në bashkimin në pllakën e PCB-së.
2.4 vrima montimi
Vrima montimi bëhen në PCB për të siguruar pika për montimin e pllakës me shasinë. Këto vrima kanë madhësi më të mëdha se llojet e tjera të vrimave të pllakës dhe normalisht bëhen në cepat e pllakës. Për të krijuar një lidhje të fortë dhe të qëndrueshme midis pllakës dhe komponentëve të montimit, rreth vrimave të montimit aplikohen jastëkë bakri.
2.5 Vrima për gropë dhe vrima për gropë
Vrimat kundërvuese janë bërë për bulona ose vida dhe vijnë me koka me fund të sheshtë që kanë një madhësi më të madhe në krahasim me modelet e vidave. Këto vrima vijnë me vrima me 2 diametër, një diametër më të madh në pjesën e sipërme për të mbajtur kokën e vidës dhe një diametër të vogël për të pasur një trup vide ose buloni.
Vrimat e skajeve përdoren për aplikime ku vidat duhet të kenë koka të ngushta. Këto vrima bëhen në një kënd konik që është sipas konizimit të pjesës së sipërme të kokës së vidës, gjë që ndihmon që vida të vendoset në nivel me sipërfaqen e dërrasës. Për të bërë vrima të skajeve, zakonisht përdoren maja shpimi me kënd 82 ose 90 gradë.
image Vrima për lavamanë dhe vrima për lavamanë
2.6 Vrima Fiduciale (Vrima të Rreshtimit)
Vrimat fiduciale, të quajtura vrima rreshtimi, janë vrima të vogla dhe të përcaktuara të shpuara në dërrasë që përdoren si pika referimi për mjetet e prodhimit të automatizuar. Karakteristika e tyre kryesore është të sigurojnë rreshtim të saktë në kohë të fazave të ndryshme, siç janë lidhja e komponentëve, procesi i shabllonit dhe testimi, që sigurojnë që të gjithë komponentët në dërrasa të jenë të lidhur saktë për montimin e dërrasës.
Imazh: Vrima fiduciale
2.7 Llojet Speciale të Vrimave të PCB-së
- Vrimat e pullave
Vrimat e vulave, të quajtura edhe vrima shkëputëse, janë vrima të vogla të bëra në sekuencë ose rresht me skajet e çdo qarku në panel. Këto vrima duken si skajet e vulave, prandaj njihen si vrima vulash. Përdorimi kryesor i këtyre vrimave është për depanelizimin e PCB-së. Në procesin e depanelizimit, një tabelë e vetme ndahet nga paneli më i madh. Ky proces përdoret për të rritur efikasitetin e prodhimit dhe për të ulur shpenzimet.
3. Konsideratat e Projektimit të Vrimës së PCB-së
Për projektimin e vrimave të PCB-së duhet të merren në konsideratë shumë faktorë që janë renditur këtu.
Madhësia e vrimës dhe raporti i pamjes
Vlera e madhësisë së vrimës bazohet në teknikat e shpimit dhe numrin e shtresave të dërrasës. Raporti i thellësisë së vrimës me diametrin e vrimës quhet raporti i aspektit.
| Teknika e shpimit | Min. Diametri i vrimës | Raporti maksimal i pamjes |
| Shpimi mekanik | 0.2 mm | 10:1 |
| Shpimi me lazer (Mikrovia) | 0.075 mm | 1: 1 të 1.5: 1 |
| Gravurë kimike | ~50 µm | 1 ~: 1 |
| EDM (Shkarkimi Elektrik) | 0.1 mm | 5:1 |
| Shpimi me ultratinguj | 0.2 mm | 5:1 |
Toleranca e stërvitjes dhe detajet e unazës unazore
Unaza unazore është prej bakri që mbulon vrimën e veshur me krom. Nëse unaza nuk ka gjerësinë e duhur, kjo shkakton probleme për besueshmërinë e pllakës.
| Madhësia e vrimës (mm) | Toleranca e shpimit (± mm) | Unaza Minimale Unazë (mm) |
| ≤ 0.3 | ± 0.025 | 0.1 |
| 0.3 - 0.6 | ± 0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ± 0.075 | 0.2 |
Trashësia e veshjes për PTH dhe Vias
Trashësia e veshjes sipas kërkesave të projektimit siguron forcë të mirë mekanike për pllakën dhe përçueshmëri elektrike.
| Vrimë | Trashësia e veshjes së bakrit | standard |
| Vrima e veshur me pllakë (PTH) | 25 - 50 μm | IPC-6012 |
| Mikrovia (HDI) | 5 - 25 μm | IPC-6016 |
| I verbër / i varrosur Via | 15 - 30 μm | IPC-6012 |
| Vias-in-Pad | 25 – 50 µm (i mbushur, i veshur me krom) | IPC-4761 |
material
Përdorimi i materialeve për bordin ndikon gjithashtu në saktësinë e vrimave
| material | Karakteristika e shpimit |
| FR-4 | Ka veçori të lehta shpimi dhe mund të trajtojë lehtësisht të gjitha llojet e vrimave |
| FR-4 me TG të Lartë | Për të bërë vrima në këtë material përdoren maja shpimi më të forta. |
| PCB alumini | Për të bërë vrima në këtë tabelë përdoren prerje CNC ose stërvitje speciale. |
| PCB qeramike | Shpimi me ultratinguj ose lazer përdoret për të bërë vrima në dërrasat qeramike |
| PCB fleksibël | përdoret gdhendje kimike ose shpim me lazer |
4. Funksionet e vrimave të PCB-së
Lidhshmëria elektrike midis shtresave
Përdorimi kryesor i vrimave në pllakat PCB është për të bërë lidhje elektrike midis shtresave të PCB-së. Vrimat e veshura me metal ndihmojnë në transmetimin e sinjalit dhe energjisë nga njëra anë në anën tjetër të pllakës.
Viat e verbëra, të varrosura dhe me vrima përmes ndihmojnë në krijimin e lidhjeve shumështresore për pllakat PCB HDI.
Për transmetimin e sinjalit me shpejtësi të lartë në dizajne të ndryshme kompakte, përdoren mikro-via.
Montimi i komponentit
Kryesisht për lidhjen e komponentëve në tabelë, teknologjia e montimit me vrima përmes, ose THT përdor vrima të veshura përmes për bashkimin dhe futjen e përcjellësve të komponentëve në vrima.
Vrimat e PCB-së krijojnë gjithashtu një lidhje të fortë me pllakën në krahasim me SMT-në. Vrimat janë më të mirat për lidhjen e komponentëve me fuqi të lartë si lidhësit dhe kondensatorët.
Shpërndarja e nxehtësisë
Vrimat e PCB-së trajtojnë gjithashtu shpërndarjen e nxehtësisë që gjenerohet nga komponentë të ndryshëm në pllakë dhe shmangin mbinxehjen. Kanalet termike ndihmojnë në rrjedhën e nxehtësisë nga komponentët e nxehtë në radiatorin. Ndërsa kanalet në pllakë rrisin shpërndarjen e nxehtësisë duke kontrolluar rezistencën termike.
5. Probleme të zakonshme me vrimat e PCB-së dhe si t'i shmangni ato
Mosvendosja e vrimave
- Në këtë pozicion shpimi të vrimës së gabuar, nuk është sipas kërkesave dhe rezulton në një lidhje të gabuar të pllakave të komponentëve dhe shtresave të brendshme. Ky gabim është rezultat i shkëputjeve elektrike ose teknikave të papërshtatshme të saldimit.
- Kjo ndodh gjithashtu për shkak të zgjerimit të materialit të bordit në kohën e prodhimit.
- Për të shmangur këtë problem, përdorni shenja fiduciale në pikat e përcaktuara dhe përdorni materiale cilësore për të shmangur zgjerimin/tkurrjen.
- Nëse po punoni në pllaka me shumë shtresa, përdorni funksionet e kontrollit të shtrirjes me rreze X.
Unazë e pamjaftueshme unazore
- Në këtë gabim, jastëku prej bakri rreth vrimave nuk është i nevojshëm ose madhësia e tij e vogël ndikon në karakteristikat mekanike dhe elektrike. Si rezultat, në pllakë krijohen qarqe të hapura ose nyje të dobëta saldimi.
- Për të zgjidhur këtë problem, vendosni detajet unazore. Përdorni madhësinë e duhur të jastëkut për mospozicionime të vogla.
Vrima shpimi mbivendosëse
- Në këtë gabim, shumë vrima shpimi mbivendosen me njëra-tjetrën, duke krijuar një dizajn të keq të pllakës. Si rezultat, ndodh thyerja dhe shkëputja e bakrit.
- Ndodh për shkak të konfigurimit të pahijshëm të vrimave në dizajnin e bordit.
- Përdorni hapësirën e duhur midis vrimave dhe maja shpimi më të mëdha për të shmangur mbivendosjen.
Madhësi të gabuara të vrimave
- Në këtë gabim, vrimat janë gjithnjë e më të mëdha dhe më të vogla dhe ndikojnë në futjen e saktë të komponentëve. Ky defekt ka ndikim në veçoritë e saldimit dhe lidhjet elektrike.
- Ky gabim është për shkak të madhësisë së gabimit të stërvitjes në skedarët Gerber dhe trashësisë së gabuar të veshjes.
- Për të zgjidhur këtë problem, ndiqni madhësinë standarde të vrimës sipas vlerës së përcaktuar dhe vendosni trashësinë e veshjes.
Përfundim
Vrima e PCB-së është komponenti kryesor për projektimin e PCB-së dhe funksionimin e duhur në çdo pajisje dhe projekt elektronik. Këto vrima janë të rëndësishme për të siguruar lidhjen elektrike midis shtresave të ndryshme të pllakave dhe forcën mekanike. Ekzistojnë lloje të ndryshme të vrimave të PCB-së, të tilla si vrima të pa veshura, vrima të veshura dhe vrima të tilla si vrima të mbyllura, vrima të verbëra, vrima të varrosura, mikrovia, etj. Secila vjen me karakteristikat dhe rëndësinë e saj për projektimin dhe funksionimin e pllakave të PCB-së. Çdo lloj vrime e PCB-së ka projektimin dhe karakteristikat e veta, por qëllimi kryesor i përdorur në një pllakë është të bëjë lidhje elektrike midis shtresave të PCB-së, montimit të komponentëve dhe të bëjë lidhje me komponentët e jashtëm në pllakë. Pllakat e vjetra të PCB-së vijnë kryesisht me vrima të veshura për montimin e komponentëve të vrimave të mbyllura, dhe me kërkesën e lartë për pllaka me dendësi të lartë tani do të thotë që prodhuesit po përdorin komponentë të montuar në sipërfaqe që nuk janë vrima të veshura. Për vrimat miniaturë me dendësi të lartë, përdoren vrima të shpuara me lazer.
