การผลิต PCB แบบด้านเดียวหรือสองด้านโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเจาะรูที่ไม่นำไฟฟ้าหรือเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทันทีหลังจากตัดวัสดุ ในขณะที่แผ่น PCB หลายชั้นจะถูกเจาะหลังจากกระบวนการเคลือบ รูจะถูกแบ่งประเภทตามหน้าที่ ได้แก่ รูส่วนประกอบ รูสำหรับเครื่องมือ รูทะลุ (Vias) รูตัน และรูฝัง (รูตันและรูฝังเป็นประเภทของรูทะลุ) การเจาะแบบธรรมดาจะทำโดยใช้เครื่องมือเจาะเชิงกล ในการผลิตจริง ระยะห่างระหว่างรูมักส่งผลต่อทั้งกระบวนการตัดเฉือนและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ข้อกำหนดการผลิตระยะห่างของรู:
รูนำไฟฟ้า (รูตัวนำ) :
- เส้นผ่านศูนย์กลางรูขั้นต่ำ:การเจาะแบบกลไก 0.15มม., การเจาะด้วยเลเซอร์ 0.075มม.
- ระยะห่างระหว่างขอบแผ่นกับบอร์ด: 0.2 มม.
- ระยะห่างระหว่างรูทะลุถึงรูทะลุ (ขอบถึงขอบ): ต้องไม่น้อยกว่า 6 มิล แต่ควรมากกว่า 8 มิล ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญมากและต้องพิจารณาในระหว่างการออกแบบ
- โดยทั่วไปแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางรูทะลุขั้นต่ำจะต้องไม่เล็กกว่า 0.2 มม. และระยะห่างระหว่างแผ่นด้านเดียวไม่ควรน้อยกว่า 4 มิล ควรมากกว่า 6 มิล โดยไม่มีขีดจำกัดบน ซึ่งถือเป็นเรื่องสำคัญมากและควรพิจารณา
รูสำหรับแผ่นรอง (PTH) :
- ระยะห่างระหว่างขอบแผ่นกับบอร์ด: 0.25 มม.
- ขนาดของรูแผ่นรองจะถูกกำหนดโดยส่วนประกอบที่ใช้ แต่ควรมีขนาดใหญ่กว่าพินส่วนประกอบอย่างน้อย 0.2 มม. ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบที่มีพินขนาด 0.6 มม. ควรมีรูขนาดอย่างน้อย 0.8 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนในการผลิต
- ระยะห่างระหว่างรูแผ่นรองกับรูแผ่นรอง (ขอบถึงขอบ): ต้องไม่น้อยกว่า 0.3 มม. ยิ่งใหญ่เท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น เรื่องนี้สำคัญมากและต้องพิจารณา
รูและช่องที่ไม่เคลือบ (NPTH) :
- ระยะห่างของรูสล็อตแบบไม่ชุบ:ระยะห่างขั้นต่ำควรอย่างน้อย 1.6 มม. ไม่เช่นนั้นอาจทำให้มีความเสี่ยงต่อการแตกของรูเพิ่มขึ้น และทำให้การกัดขอบทำได้ยากขึ้น
- ระยะห่างระหว่างร่องที่ไม่ได้ชุบกับขอบบอร์ดไม่ควรน้อยกว่า 2.0 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงรูที่แตก ร่องที่ยาวกว่าควรอยู่ห่างจากขอบบอร์ดมากกว่าเพื่อป้องกันการแยกที่ขอบ
- รูปั๊มแบบไม่ชุบ:สำหรับการเชื่อมต่อบอร์ดเข้าด้วยกัน ควรเว้นระยะห่างระหว่างรูเหล่านี้ไม่เล็กหรือใหญ่เกินไป เพื่อป้องกันไม่ให้บอร์ดแตกหัก ระยะห่างที่แนะนำโดยทั่วไปคือ 0.2-0.3 มม.
ผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือของระยะห่างของรู:
ระยะห่างระหว่างรู :
หมายถึงระยะห่างจากผนังด้านในของรูหนึ่งไปยังผนังด้านในของอีกรูหนึ่ง ไม่ใช่ระยะห่างระหว่างแผ่นรอง สิ่งสำคัญคือต้องแยกความแตกต่างระหว่างการวัดเหล่านี้
หากระยะห่างระหว่างรูเล็กเกินไป จะเกิดปัญหาอะไรได้บ้าง?
- หากรูภายในเครือข่ายเดียวกันอยู่ใกล้กันเกินไป อาจทำให้เกิดรูแตก มีเสี้ยน และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่ส่งผลกระทบต่อรูปลักษณ์และการประกอบ
- สำหรับรูในเครือข่ายที่แตกต่างกัน ระยะห่างที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดรูแตก มีเสี้ยน หรือแม้แต่ไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจาก ผลของเส้นเลือดฝอย.
ปรากฏการณ์แรงดึงดูดของเหลว (ปรากฏการณ์ดูดชิป) : ปรากฏการณ์แรงดึงดูดของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนด้วยความเร็วสูงของดอกสว่านและแรงดันที่กระทำต่อวัสดุ PCB โดยรอบ ซึ่งอาจทำให้ใยแก้วภายในบอร์ดหลุดล่อน ส่งผลให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น การเจาะรูที่ไม่สมบูรณ์ และการลัดวงจรเมื่อการชุบทองแดงแทรกซึมเข้าไปในบริเวณที่หลุดล่อนเหล่านั้น
ตาม แนวทางของ IPC-A-600G :
สำหรับผลกระทบจากแรงดึงผิวของเหลวBไม่ควรลดระยะห่างระหว่างเส้นลวดลงต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดโดยข้อกำหนดในการจัดซื้อ และAไม่ควรเกิน 80 มม. (3.150 นิ้ว) หลักการเดียวกันนี้ใช้กับระยะห่างระหว่างรูด้วย
ผลเสียอีกประการหนึ่งที่เกิดจากระยะห่างของรูที่แคบเกินไปคือ ปรากฏการณ์ CAF (Conductive Anodic Filamentation) :
- เอฟเฟกต์ CAFหมายถึงไอออนของทองแดงที่เคลื่อนที่ไปตามรอยแตกร้าวขนาดเล็กในเรซินหรือไฟเบอร์กลาสระหว่างตัวนำภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ารั่วไหล
- สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ PCB/PCBA ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง ส่งผลให้ฉนวนระหว่างตัวนำไม่ดีและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในที่สุด CAF มักเกิดขึ้นระหว่างช่องเวีย หรือระหว่างช่องเวียและวงจร หรือระหว่างวงจรภายนอก ทำให้ฉนวนลดลงและนำไปสู่ความล้มเหลว
การตรวจสอบความสามารถในการผลิตระยะห่างของรู:
1. รูเชื่อมต่อเครือข่ายเดียวกัน : หากรูเชื่อมต่อสองรูอยู่ใกล้กันเกินไปในระหว่างการเจาะ อาจทำให้ประสิทธิภาพการเจาะของ PCB ลดลง หลังจากเจาะรูแรกแล้ว วัสดุระหว่างรูอาจบางเกินไป ส่งผลให้แรงกดบนดอกสว่านไม่สม่ำเสมอ การระบายความร้อนไม่คงที่ และดอกสว่านหัก ซึ่งนำไปสู่การสร้างรูที่ไม่ดีหรือรูเชื่อมต่อที่ไม่เชื่อมต่อกัน
2. ช่องทางเชื่อมต่อเครือข่ายที่แตกต่างกัน : แต่ละชั้นในแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) จำเป็นต้องมีแผ่นเชื่อมต่อ (via pad) ที่มีสภาพแวดล้อมโดยรอบเฉพาะเจาะจง รวมถึงว่าลายวงจรอยู่ติดกันหรือไม่ หากระยะห่างไม่เพียงพอ แผ่นเชื่อมต่อบางแผ่นอาจสูญเสียการเชื่อมต่อทองแดง ซึ่งอาจทำให้เกิดการลัดวงจรได้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ระยะห่างที่ปลอดภัย 3 มิลลิเมตรระหว่างช่องทางเชื่อมต่อเครือข่ายที่แตกต่างกันจึงเป็นสิ่งสำคัญ
3. รูสำหรับชิ้นส่วนวงจรต่างกัน : การคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในการจัดตำแหน่งระหว่างการผลิตอาจส่งผลต่อระยะห่างระหว่างรูสำหรับชิ้นส่วนวงจรที่แตกต่างกัน ในกรณีเหล่านี้ จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่ปลอดภัยโดยการตัดแต่งแผ่นรอง การตัดแต่งนี้อาจทำให้รูปทรงไม่สม่ำเสมอ หรือในกรณีที่แย่ที่สุด อาจทำให้รูแตกหรือเกิดการลัดวงจรระหว่างการบัดกรีได้
4. ทางเดินลับและทางเดินที่ถูกฝังอยู่ใต้ดิน :
- จุดบกพร่องตาบอด:สิ่งเหล่านี้เป็น Vias ที่เชื่อมต่อชั้นในกับชั้นนอกแต่ไม่ผ่าน PCB ทั้งหมด
- ฝัง Vias:สิ่งเหล่านี้เชื่อมต่อเฉพาะชั้นภายในเท่านั้นและมองไม่เห็นจากพื้นผิวของ PCB
เมื่อระยะห่างระหว่างรูเจาะแบบปิดและแบบฝังมีขนาดเล็กเกินไปหรือไม่มีเลย จะส่งผลให้เกิด "รูซ้อนกัน" การออกแบบอาจประสบปัญหาในการผลิต โดยเฉพาะเมื่อตำแหน่งของรูเจาะไม่เอื้อต่อการเชื่อมต่อที่เหมาะสม ในกรณีดังกล่าว จำเป็นต้องใช้กระบวนการพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ารูเจาะเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าหลังจากการเจาะ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจาะรูเจาะแบบฝังก่อนการชุบโลหะ จากนั้นจึงเจาะรูเจาะแบบปิด
