การวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของระยะห่างของรูในการออกแบบ PCB

การผลิต PCB แบบด้านเดียวหรือสองด้านโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเจาะรูที่ไม่นำไฟฟ้าหรือเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทันทีหลังจากตัดวัสดุ ในขณะที่แผ่น PCB หลายชั้นจะถูกเจาะหลังจากกระบวนการเคลือบ รูจะถูกแบ่งประเภทตามหน้าที่ ได้แก่ รูส่วนประกอบ รูสำหรับเครื่องมือ รูทะลุ (Vias) รูตัน และรูฝัง (รูตันและรูฝังเป็นประเภทของรูทะลุ) การเจาะแบบธรรมดาจะทำโดยใช้เครื่องมือเจาะเชิงกล ในการผลิตจริง ระยะห่างระหว่างรูมักส่งผลต่อทั้งกระบวนการตัดเฉือนและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ข้อกำหนดการผลิตระยะห่างของรู:

รูทะลุ (รูนำไฟฟ้า):

1. เส้นผ่านศูนย์กลางรูขั้นต่ำ:การเจาะแบบกลไก 0.15มม., การเจาะด้วยเลเซอร์ 0.075มม.
2. ระยะห่างระหว่างขอบแผ่นกับบอร์ด: 0.2 มม.
3. ระยะห่างระหว่างรูทะลุถึงรูทะลุ (ขอบถึงขอบ): ต้องไม่น้อยกว่า 6 มิล แต่ควรมากกว่า 8 มิล ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญมากและต้องพิจารณาในระหว่างการออกแบบ
4. โดยทั่วไปแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางรูทะลุขั้นต่ำจะต้องไม่เล็กกว่า 0.2 มม. และระยะห่างระหว่างแผ่นด้านเดียวไม่ควรน้อยกว่า 4 มิล ควรมากกว่า 6 มิล โดยไม่มีขีดจำกัดบน ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญมากและควรพิจารณา

แผ่นรอง (PTH):

1. ระยะห่างระหว่างขอบแผ่นกับบอร์ด: 0.25 มม.
2. ขนาดของรูแผ่นรองจะถูกกำหนดโดยส่วนประกอบที่ใช้ แต่ควรมีขนาดใหญ่กว่าพินส่วนประกอบอย่างน้อย 0.2 มม. ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบที่มีพินขนาด 0.6 มม. ควรมีรูขนาดอย่างน้อย 0.8 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนในการผลิต
3. ระยะห่างระหว่างรูแผ่นรองกับรูแผ่นรอง (ขอบถึงขอบ): ต้องไม่น้อยกว่า 0.3 มม. ยิ่งใหญ่เท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น เรื่องนี้สำคัญมากและต้องพิจารณา

รูและร่องที่ไม่ชุบ (NPTH):

1. ระยะห่างของรูสล็อตแบบไม่ชุบ:ระยะห่างขั้นต่ำควรอย่างน้อย 1.6 มม. ไม่เช่นนั้นอาจทำให้มีความเสี่ยงต่อการแตกของรูเพิ่มขึ้น และทำให้การกัดขอบทำได้ยากขึ้น
2. ระยะห่างระหว่างร่องที่ไม่ได้ชุบกับขอบบอร์ดไม่ควรน้อยกว่า 2.0 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงรูที่แตก ร่องที่ยาวกว่าควรอยู่ห่างจากขอบบอร์ดมากกว่าเพื่อป้องกันการแยกที่ขอบ
3. รูปั๊มแบบไม่ชุบ:สำหรับการเชื่อมต่อบอร์ดเข้าด้วยกัน ควรเว้นระยะห่างระหว่างรูเหล่านี้ไม่เล็กหรือใหญ่เกินไป เพื่อป้องกันไม่ให้บอร์ดแตกหัก ระยะห่างที่แนะนำโดยทั่วไปคือ 0.2-0.3 มม.

ผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือของระยะห่างของรู:

ระยะห่างระหว่างหลุม:

หมายถึงระยะห่างจากผนังด้านในของรูหนึ่งไปยังผนังด้านในของอีกรูหนึ่ง ไม่ใช่ระยะห่างระหว่างแผ่นรอง สิ่งสำคัญคือต้องแยกความแตกต่างระหว่างการวัดเหล่านี้

หากระยะห่างระหว่างรูเล็กเกินไป จะเกิดปัญหาอะไรได้บ้าง?

1. หากรูภายในเครือข่ายเดียวกันอยู่ใกล้กันเกินไป อาจทำให้เกิดรูแตก มีเสี้ยน และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่ส่งผลกระทบต่อรูปลักษณ์และการประกอบ
2. สำหรับรูในเครือข่ายที่แตกต่างกัน ระยะห่างที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดรูแตก มีเสี้ยน หรือแม้แต่ไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจาก ผลของเส้นเลือดฝอย.

ผลของเส้นเลือดฝอย (ผลของการดูดเศษชิป):เอฟเฟกต์แคปิลลารีเกิดขึ้นจากการหมุนด้วยความเร็วสูงของดอกสว่านและแรงกดที่กระทำต่อวัสดุ PCB โดยรอบ ซึ่งอาจทำให้ไฟเบอร์กลาสภายในบอร์ดคลายตัว ส่งผลให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น การสร้างรูที่ไม่ดีและไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อชุบทองแดงเจาะเข้าไปในบริเวณที่หลวมเหล่านี้

ตามที่ ไอพีซี-เอ-600จี แนวทาง:

สำหรับผลเส้นเลือดฝอย B ไม่ควรลดระยะห่างของรอยต่ำกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำที่กำหนดโดยข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้าง และ A ไม่ควรเกิน 80 มม. (3.150 นิ้ว) ระยะระหว่างรูก็ใช้เช่นเดียวกัน

ผลกระทบเชิงลบอีกประการหนึ่งที่เกิดจากระยะห่างของรูที่แน่นคือ CAF (เส้นใยอะโนดิกแบบนำไฟฟ้า) ผลกระทบ:

1. เอฟเฟกต์ CAFหมายถึงไอออนของทองแดงที่เคลื่อนที่ไปตามรอยแตกร้าวขนาดเล็กในเรซินหรือไฟเบอร์กลาสระหว่างตัวนำภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ารั่วไหล
2. สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ PCB/PCBA ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง ส่งผลให้ฉนวนระหว่างตัวนำไม่ดีและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในที่สุด CAF มักเกิดขึ้นระหว่างช่องเวีย หรือระหว่างช่องเวียและวงจร หรือระหว่างวงจรภายนอก ทำให้ฉนวนลดลงและนำไปสู่ความล้มเหลว

การตรวจสอบความสามารถในการผลิตระยะห่างของรู:

1. เส้นทางเครือข่ายเดียวกัน:หากรูเจาะอยู่ใกล้กันเกินไป 2 รู ประสิทธิภาพการเจาะของ PCB อาจลดลง หลังจากเจาะรูแรกแล้ว วัสดุระหว่างรูอาจบางเกินไป ส่งผลให้ดอกสว่านได้รับแรงไม่สม่ำเสมอ ระบายความร้อนไม่สม่ำเสมอ และดอกสว่านแตก ส่งผลให้รูเกิดการก่อตัวไม่ดีหรือรูเจาะไม่เชื่อมต่อกัน

2. เครือข่ายที่แตกต่างกัน:ทุกชั้นใน PCB ต้องมีแผ่นไวอากร้าที่มีเงื่อนไขแวดล้อมโดยรอบที่เฉพาะเจาะจง รวมถึงมีรอยเชื่อมต่ออยู่ติดกันหรือไม่ หากระยะห่างไม่เพียงพอ แผ่นไวอากร้าบางแผ่นอาจสูญเสียการเชื่อมต่อทองแดง ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จำเป็นต้องมีระยะห่างที่ปลอดภัย 3 มิลระหว่างแผ่นไวอากร้าเครือข่ายต่างๆ

3. รูส่วนประกอบเครือข่ายที่แตกต่างกัน:การเคลื่อนตำแหน่งเล็กน้อยระหว่างการผลิตอาจส่งผลต่อระยะห่างระหว่างรูส่วนประกอบจากเครือข่ายที่แตกต่างกัน ในกรณีเหล่านี้ ระยะห่างที่ปลอดภัยจะได้รับการรับรองโดยการตัดแต่งแผ่นรอง การตัดแต่งนี้อาจส่งผลให้มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ หรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุด อาจทำให้รูแตกหรือเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในระหว่างการบัดกรี

4. จุดแวะตาบอดและถูกฝัง:

1. จุดบกพร่องตาบอด:สิ่งเหล่านี้เป็น Vias ที่เชื่อมต่อชั้นในกับชั้นนอกแต่ไม่ผ่าน PCB ทั้งหมด
2. ฝัง Vias:สิ่งเหล่านี้เชื่อมต่อเฉพาะชั้นภายในเท่านั้นและมองไม่เห็นจากพื้นผิวของ PCB

เมื่อระยะห่างระหว่างรูเจาะแบบปิดและแบบฝังมีขนาดเล็กเกินไปหรือไม่มีเลย จะส่งผลให้เกิด "รูซ้อนกัน" การออกแบบอาจประสบปัญหาในการผลิต โดยเฉพาะเมื่อตำแหน่งของรูเจาะไม่เอื้อต่อการเชื่อมต่อที่เหมาะสม ในกรณีดังกล่าว จำเป็นต้องใช้กระบวนการพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ารูเจาะเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าหลังจากการเจาะ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจาะรูเจาะแบบฝังก่อนการชุบโลหะ จากนั้นจึงเจาะรูเจาะแบบปิด