1. Utangulizi wa Mashimo ya PCB
PCB, au bodi ya mzunguko iliyochapishwa, ni sehemu muhimu sana au kizuizi cha ujenzi kwa uundaji wa mzunguko ambao vipengele tofauti vya mzunguko vinaunganishwa. Lakini jambo muhimu zaidi kwa bodi ya PCB kubuni na kushughulikia vipengele vyote kwenye bodi aina tofauti za mashimo hufanywa kwa matumizi ya mbinu tofauti na taratibu. Kila aina ya shimo ina mchakato wake wa utengenezaji na utendaji wa kazi. Kazi kuu ya mashimo ni kuifanya iwe rahisi kwa vipengele vya kupachika kwenye ubao, kutoa miunganisho yenye nguvu na ya kuaminika ya umeme na nguvu za kimuundo kwa bodi ya PCB. Katika somo hili, tutashughulikia aina mbalimbali za mashimo ya PCB ambayo ni muhimu kwa muundo na uzalishaji sahihi wa PCB kulingana na mahitaji ya mradi. Basi tuanze!
2. Aina za Mashimo ya PCB
2.1 Mashimo Yaliyobanwa (PTH)
Imepandikizwa kupitia mashimo, pia inajulikana kama shaba ya upako isiyo na umeme. Mashimo haya yamepigwa kwa njia ya ubao na kupigwa kwa msaada wa shaba, ambayo ni nyenzo za conductive. Bati au dhahabu hutumiwa kwa uwekaji wa bitana ambao husaidia kuunganisha kati ya tabaka za bodi ya PCB.
Kazi ya mashimo haya ni kuunganisha umeme kati ya tabaka tofauti za bodi ya PCB au vipengele vilivyounganishwa kwenye ubao. Mashimo haya pia husaidia katika kutoa upinzani mdogo kwa vielelezo vya sehemu na waya za shaba na kuongeza utulivu wa mitambo ya mkusanyiko wa PCB.
Mashimo yaliyopandikizwa pia yanafaa kwa kufanya miunganisho yenye nguvu kati ya ubao wa pande mbili au tabaka za bodi nyingi.
Matumizi makuu ya PTH ni katika upakaji wa shaba ya resin, upako wa shaba, au upako wa shaba ya almasi.
2.2 Mashimo Yasiyobandikwa (NPTH)
Katika aina hii ya shimo la PCB, hakuna shaba inayotumika kama kupaka kwenye kuta za shimo; kwa sababu hiyo, mapipa ya shimo hayana asili ya conductive au vipengele vya umeme. Wao ni bora kutumia ambapo bodi inakuja na nyimbo za shaba kwa upande mmoja, lakini sio chaguo nzuri kwa bodi za safu nyingi tangu matumizi ya mashimo haya hupunguza idadi ya tabaka kwa bodi.
Hata hivyo, utengenezaji wa mashimo haya ni mchakato rahisi na wa haraka na hutumiwa kwa mashimo ya zana kwa ajili ya kurekebisha bodi kwenye hatua ya kazi. Pia hutengenezwa kwa skrubu au vipengee vinavyofanana na boliti, vinavyolinda na kutumika kama chombo cha kupitishia joto kwa ajili ya kutawanya joto.
2.3Mashimo ya nusu
Nusu ya mashimo kwenye ubao wa PCB, pia huitwa mashimo nusu ya sahani au mashimo ya nyota, hutobolewa kwa sehemu kupitia mashimo yaliyotengenezwa kwenye ukingo wa ubao, na mashimo haya yanasagwa katikati. Mashimo haya hutumiwa kwa kutengenezea PCB nyingine kwenye ubao kuu. Kwa maneno rahisi, fanya uunganisho kati ya bodi mbili tofauti, na ni sehemu kuu ya viunganisho vya sehemu ya juu-wiani. Kwa uunganisho wa Bluetooth kwenye ubao mwingine, mashimo yaliyopigwa hutumiwa.
2.3 Kupitia Mashimo
Kusudi kuu la kupitia mashimo ni kufanya miunganisho yenye nguvu ya umeme kwa tabaka tofauti za bodi za PCB na pia kutumika kwa miunganisho ya sehemu ya shimo kupitia shimo, nk. Uunganisho wa tabaka tofauti za bodi za multilayer kupitia vias husaidia kurahisisha mtiririko wa ishara kati ya tabaka na vipengee vilivyounganishwa.
Vipofu Vias
Vipu vya upofu vya ubao vinatengenezwa kutoka tabaka za juu au za chini hadi tabaka za ndani na hazipitiki kabisa kwenye ubao kama zilivyobanwa kupitia vias. Kwa mtazamo huu, hatuwezi kuona upande mwingine wa bodi.
Njia hizi zinafanywa kwa matumizi ya mchakato wa kuchimba visima, na wakati mwingine lasers hutumiwa kuchimba vias vipofu. Kwa kuchimba hizi kupitia aina, hakikisha vipimo vyao sahihi. Aidha ni mchakato mgumu, lakini tunaweza kuchimba vias vipofu moja kwa moja kwenye ubao.
Matumizi kuu ya vias vipofu ni kufanya uunganisho kwenye safu moja ya nje na kiwango cha chini cha safu moja ya ndani. Uwiano wa vias hizi ni 1:1 au zaidi.
Vipofu ni sehemu ya utengenezaji wa HDI PCB, lakini hakikisha kwamba ubao ambao una vias vipofu si mara zote HDI PCB.
Kuzikwa kupitia
Njia zilizozikwa hufanywa kati ya tabaka za ndani za bodi ya PCB, na hizi hazionekani kutoka upande wa nje wa ubao. Kusudi kuu la vias hizi ni kufanya miunganisho kati ya tabaka 2 au zaidi za ndani. Kwa kila ngazi ya uunganisho, fafanua mashimo kama faili za kuchimba visima tofauti.
Uwiano wa vias uliozikwa ni 1:12 au zaidi.
Kulingana na viwango vya IPC, kipenyo kinachopendekezwa kwa vias vipofu na kuzikwa si zaidi ya mil 6.
Zilizopangwa Kupitia
Njia za kuwekea runda hazipitiki au kuzikwa ambazo hutumika kutengeneza miunganisho kati ya tabaka tofauti za bodi kwa zaidi ya tabaka tatu za saketi. vias zilizorundikwa huja na vias mbili au zaidi zilizosanidiwa kwenye kila moja ambazo hupitia safu nyingi za bodi.
Matumizi kuu ya vias vilivyopangwa ni katika bodi za multilayer na pia katika bodi za HDI. Muundo wa vias zilizopangwa ni kwamba kila vai kwenye rafu imesanidiwa kwa safu moja ya ndani ya ubao.
Kipengele kikuu cha vias hizi ni kutoa uhusiano wa umeme unaoendelea katika tabaka tofauti. Miradi ambayo nafasi ni chache lakini muundo changamano wa vias zilizopangwa hutumiwa.
Kujikongoja Kupitia
Njia zilizopigwa hatua hufanywa wakati safu tofauti za bodi ya PCB zimeunganishwa lakini haziingiliani. Njia za kupitisha zinakuja na vias nyingi katika viunganishi hivyo ambavyo havina muunganisho wa moja kwa moja kwani shoka za kuchimba ni tofauti.
Vipu vilivyopigwa hufanya mchoro wa zigzag kwenye ubao tunapotazama ubao kutoka upande wowote. Matumizi kuu ya vias vilivyopangwa ni katika bodi za HDI na PCB za multilayer.
Ruka Kupitia
Hii kupitia hupitisha tabaka nyingi za bodi lakini haina muunganisho wowote wa umeme na safu yoyote. Njia za kuruka zinaweza kupishana kupitia, kupitia kwa vipofu, au kuzikwa. Vias hivi ni muhimu kwa bodi ya HDI kwa kutengeneza saketi fupi na ngumu. Ruka vias tengeneza miunganisho ya wima ya umeme kati ya tabaka za ubao zinazofanya ufungashaji wa sehemu mnene na kupunguza urefu wa njia ya mawimbi.
Vias-in-Pad
Kupitia pedi ni aina isiyo ya kawaida sana ya PCB, na katika muundo huu, via hutengenezwa moja kwa moja chini ya pedi ya sehemu ya uso badala ya kuelekeza alama kwenye pedi. Kupitia uunganisho wa pedi ya sehemu kwenye tabaka za juu na safu ya ndani ya bodi.
Sifa kuu zinazosaidia kutumia vias hizi ni kwamba hutoa uelekezaji kwa urahisi na kudhibiti uingizaji wa vimelea. Hasara yake ni kwamba wakati wa reflow, kuweka solder ya soldering hupita kupitia vias na kuathiri soldering kwenye pedi ya PCB.
Mashimo 2.4 ya Kuweka
Mashimo ya kuweka yanafanywa kwenye PCB ili kutoa pointi za kuweka bodi na chasi. Mashimo haya yana saizi kubwa kuliko aina zingine za bodi na kawaida hufanywa kwenye pembe za bodi. Kwa kufanya uunganisho wenye nguvu na imara kati ya bodi na vipengele vilivyowekwa, usafi wa shaba hutumiwa karibu na mashimo yanayopanda.
2.5 Mashimo ya Countersink na Counterbore
Mashimo ya kukabiliana na udongo hutengenezwa kwa boli au skrubu na huja na vichwa vya chini-bapa ambavyo vina ukubwa mkubwa ikilinganishwa na miundo ya skrubu. Mashimo haya huja na mashimo 2 ya kipenyo, kipenyo kikubwa zaidi kwenye sehemu ya juu ya kushughulikia kichwa cha skrubu na kipenyo kidogo cha kuwa na skrubu au boliti.
Viunzi vya kaunta hutumiwa kwa programu ambapo skrubu zinahitajika kuwa na vichwa vilivyopunguzwa. Mashimo haya yanafanywa kwa pembe ya conical ambayo ni kulingana na taper ya sehemu ya juu ya kichwa ya screw ambayo husaidia screw kukaa kwenye uso wa ubao. Kwa ajili ya kufanya countersinks, kwa kawaida bits 82 au 90 digrii drill hutumiwa.
picha Countersink na Counterbore Mashimo
2.6 Mashimo Fiducial (Mashimo ya Mipangilio)
Mashimo Fiducial, yanayoitwa mashimo ya upangaji, ni mashimo ya ukubwa mdogo na yaliyobainishwa yaliyochimbwa kwenye ubao ambayo hutumiwa kama sehemu za marejeleo za zana za utengenezaji otomatiki. Sifa yao kuu ni kutoa upatanishi sahihi wakati wa awamu tofauti, kama vile uunganisho wa vipengele, mchakato wa stencil na majaribio, ambayo huhakikisha kuwa vipengele vyote kwenye ubao vimeunganishwa kwa usahihi kwa ajili ya kuunganisha bodi.
Picha: Mashimo ya Fiducial
2.7 Aina Maalum za Mashimo ya PCB
- Mashimo ya Stempu
Mashimo ya stempu, pia huitwa mashimo yanayotengana, ni matundu ya ukubwa mdogo yaliyotengenezwa kwa mfuatano au safu mlalo yenye kingo za kila ubao wa saketi kwenye paneli. Mashimo haya yanaonekana kama kingo za stempu, kwa hivyo yanajulikana kama mashimo ya stempu. Matumizi kuu ya mashimo haya ni kwa ajili ya kutenganisha PCB. Katika mchakato wa kutenganisha, bodi moja imetenganishwa na paneli kubwa. Utaratibu huo unatumika kuongeza ufanisi wa uzalishaji na kupunguza gharama.
3. Mazingatio ya Muundo wa Shimo la PCB
Sababu nyingi lazima zizingatiwe kwa muundo wa shimo wa PCB ambazo zimeorodheshwa hapa.
Ukubwa wa Shimo na Uwiano wa Kipengele
Thamani ya ukubwa wa shimo inategemea mbinu za kuchimba visima na hesabu ya safu ya bodi. Uwiano wa kina cha shimo kwa kipenyo cha shimo huitwa uwiano wa kipengele.
| Mbinu ya Kuchimba Visima | Dak. Kipenyo cha Shimo | Max. Uwiano wa kipengele |
| Uchimbaji wa Mitambo | 0.2 mm | 10:1 |
| Uchimbaji wa Laser (Microvias) | 0.075 mm | 1: 1 kwa 1.5: 1 |
| Uchoraji wa Kemikali | ~50µm | ~ 1: 1 |
| EDM (Utoaji wa Umeme) | 0.1 mm | 5:1 |
| Uchimbaji wa Ultrasonic | 0.2 mm | 5:1 |
Uvumilivu wa Kuchimba Visima & Maelezo ya Pete ya Mwaka
Pete ya annular ni kifuniko cha shaba kuhusu shimo lililopangwa. Ikiwa hakuna upana unaofaa wa pete, husababisha masuala kwa uaminifu wa bodi.
| Ukubwa wa shimo (mm) | Ustahimilivu wa Kuchimba visima (± mm) | Pete ndogo ya Annular (mm) |
| ≤ 0.3 | ± 0.025 | 0.1 |
| 0.3 - 0.6 | ± 0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ± 0.075 | 0.2 |
Unene wa Kuweka kwa PTH & Vias
Unene wa kuweka kulingana na mahitaji ya muundo hutoa nguvu nzuri ya mitambo kwa bodi na conductivity ya umeme.
| Shimo | Unene wa Uwekaji wa Shaba | Standard |
| Kupitia shimo (PTH) | 25 - 50 µm | IPC-6012 |
| Microvia (HDI) | 5 - 25 µm | IPC-6016 |
| Vipofu/Kuzikwa Kupitia | 15 - 30 µm | IPC-6012 |
| Vias-in-Pad | 25 - 50 µm (iliyojaa, iliyojaa) | IPC-4761 |
Material
Matumizi ya vifaa kwa bodi pia huathiri usahihi wa shimo
| Material | Kipengele cha Kuchimba |
| FR-4 | Ina vipengele rahisi vya kuchimba visima na inaweza kushughulikia kwa urahisi aina zote za mashimo |
| Juu-TG FR-4 | Kufanya mashimo katika nyenzo hii nguvu drill bits kutumika |
| PCB za Aluminium | Uelekezaji wa CNC au visima maalum hutumiwa kutengeneza mashimo kwenye ubao huu. |
| PCB za kauri | kuchimba visima vya ultrasonic au laser hutumiwa kutengeneza mashimo kwenye bodi za kauri |
| PCB zinazobadilika | kemikali etching au laser kuchimba visima kutumika |
4. Kazi za Mashimo ya PCB
Uunganisho wa Umeme Kati ya Tabaka
Matumizi kuu ya mashimo kwenye bodi za PCB ni kutengeneza miunganisho ya umeme kati ya tabaka za PCB. Kama vile vilivyowekwa kupitia mashimo husaidia kusambaza ishara na nguvu kutoka upande mmoja hadi mwingine wa ubao.
Vipofu, kuzikwa, na kupitia shimo husaidia kutengeneza miunganisho ya safu nyingi kwa bodi za HDI PCB.
Kwa maambukizi ya ishara ya kasi katika miundo tofauti ya kompakt, vias ndogo hutumiwa.
Uwekaji wa Sehemu
Mara nyingi kwa uunganisho wa vipengee kwenye ubao teknolojia ya kupachika kupitia mashimo, au THT hutumia mashimo yaliyopandikizwa kwa ajili ya kutengenezea vijenzi na kuingizwa kwenye mashimo.
Mashimo ya PCB pia hufanya muunganisho thabiti na ubao ikilinganishwa na SMT. Mashimo ni bora zaidi kwa uunganisho wa vipengee vya nguvu ya juu kama viunganishi na capacitors.
Uondoaji wa joto
Mashimo ya PCB pia hushughulikia utaftaji wa joto unaozalishwa kutoka kwa vipengee tofauti kwenye ubao na epuka joto kupita kiasi. Njia za joto husaidia kutiririsha joto kutoka kwa vifaa vya kupokanzwa hadi kwenye shimo la joto. Wakati vias kwenye pedi huongeza utaftaji wa joto kupitia kudhibiti upinzani wa joto.
5. Masuala ya Kawaida na Mashimo ya PCB na Jinsi ya Kuepuka
Upangaji Mbaya wa Shimo
- Katika nafasi hii ya kuchimba shimo la kosa, sio kulingana na mahitaji na husababisha uunganisho wa makosa ya usafi wa vipengele na tabaka za ndani. Hitilafu hii ni matokeo ya kukatwa kwa umeme au mbinu zisizofaa za soldering.
- Pia hutokea kutokana na upanuzi wa nyenzo za bodi wakati wa utengenezaji.
- Ili kuepusha suala hili, tumia alama za kuaminika katika sehemu zilizobainishwa na utumie nyenzo za ubora ili kuzuia upanuzi/kupunguza.
- Ikiwa unafanya kazi kwenye bodi za multilayer, tumia vipengele vya kukagua usawazishaji wa X-ray.
Pete ya Mwaka haitoshi
- Katika kosa hili, pedi ya shaba kuhusu mashimo sio mahitaji au ukubwa mdogo unaoathiri vipengele vya mitambo na umeme. Matokeo yake, nyaya za wazi au viungo dhaifu vya solder vinafanywa kwenye ubao.
- Ili kutatua suala hili, weka maelezo ya annular. Tumia saizi inayofaa ya pedi kwa misalignments madogo.
Mashimo ya Kuchimba Yanayopishana
- Katika kosa hili, mashimo mengi ya kuchimba huingiliana, na kufanya muundo mbaya wa bodi. Matokeo yake, kuzuka kwa shaba na delamination hutokea.
- Inatokea kwa sababu ya usanidi usiofaa wa shimo katika muundo wa bodi.
- Tumia nafasi ifaayo ya shimo na vijiti vikubwa vya kuchimba visima ili kuepuka kuingiliana.
Ukubwa wa shimo usio sahihi
- Katika hitilafu hii, mashimo ni ukubwa mkubwa na mdogo na huathiri uingizaji wa sehemu sahihi. Hitilafu hii ina athari kwenye vipengele vya soldering na viunganisho vya umeme.
- Hitilafu hii ni kwa sababu ya saizi ya makosa ya kuchimba visima katika faili za Gerber na unene mbaya wa uwekaji.
- Ili kutatua suala hili, fuata ukubwa wa shimo wa kawaida kulingana na thamani iliyoelezwa. na kuweka mchovyo unene.
Hitimisho
Shimo la PCB ndio sehemu kuu ya muundo wa PCB na kufanya kazi ipasavyo katika vifaa na miradi yoyote ya kielektroniki. Mashimo haya ni muhimu kwa kutoa uhusiano wa umeme kati ya tabaka tofauti za bodi na nguvu za mitambo. Kuna aina tofauti za mashimo ya PCB, kama vile mashimo yasiyopandikizwa, mashimo yaliyobanwa, na kupitia mashimo kama vile mashimo, vias vipofu, via vya kuzikwa, mikrovia n.k. Kila moja huja na sifa zake na umuhimu kwa muundo wa bodi ya PCB na kufanya kazi. Kila aina ya shimo la PCB ina muundo na vipengele vyake, lakini lengo kuu linalotumiwa katika bodi ni kuunganisha umeme kati ya tabaka za PCB, uwekaji wa vipengele, na kuunganisha na vipengele vya nje kwenye ubao. Bodi kongwe za PCB huja na mashimo mengi ya kupachika kwa vipengee vya shimo, na kukiwa na mahitaji makubwa ya mbao zenye msongamano wa juu sasa inamaanisha kuwa watengenezaji wanatumia vipengee vya juu vya uso ambavyo havijabanikwa kupitia mashimo. Kwa vias miniature ya juu-wiani, kuchimba na lasers hutumiwa.
