PCB设计中孔间距的可靠性分析

单面或双面印刷电路板的生产通常涉及在材料切割完成后直接钻取非导电或导电孔,而多层板的钻孔则是在层压工艺完成后进行的。孔根据其功能可分为元件孔、工具孔、通孔(过孔)、盲孔和埋孔(盲孔和埋孔都属于过孔的一种)。传统的钻孔工艺使用机械钻孔设备。在实际制造过程中,孔间距通常会影响加工过程和最终产品的可靠性。

孔间距制造要求:

过孔(导电孔):

  1. 最小孔径机械钻孔 0.15mm,激光钻孔 0.075mm。
  2. 焊盘到板边缘的间距:0.2毫米
  3. 过孔间距(边到边)厚度不能小于 6 mil,最好大于 8 mil。这一点非常重要,设计时必须考虑。
  4. 最小过孔直径通常不小于 0.2mm,焊盘单侧间距不应小于 4mil,最好大于 6mil,且无上限。这一点非常重要,务必考虑。

垫孔(PTH):

  1. 焊盘到板边缘的间距:0.25毫米
  2. 焊盘孔的大小取决于所用元件,但至少应比元件引脚大 0.2 毫米。例如,对于引脚直径为 0.6 毫米的元件,焊盘孔的直径至少应为 0.8 毫米,以避免因制造公差而导致的问题。
  3. 焊盘孔间距(边缘到边缘):不能小于 0.3 毫米。越大越好。这一点至关重要,必须考虑。

非镀层孔和槽(NPTH):

  1. 非镀层槽孔间距最小间距应至少为 1.6 毫米,否则可能会增加孔破裂的风险,并增加边缘铣削的难度。
  2. 为避免开孔损坏,非镀层槽到板边缘的距离不应小于2.0mm。较长的槽应与板边缘保持更大的距离,以防止边缘分离。
  3. 非镀层冲压孔:连接电路板时,这些孔的间距不宜过小或过大,以免损坏电路板。建议间距通常为 0.2-0.3 毫米。

孔间距对可靠性的影响:

孔间距:

这里指的是两个孔内壁之间的距离,而不是焊盘之间的距离。区分这两个测量值至关重要。

如果孔间距太小,可能会出现哪些问题?

  1. 如果同一网络中的孔洞距离过近,可能会导致孔洞破裂、毛刺和其他缺陷,从而影响外观和组装。
  2. 对于不同网络中的孔洞,间距不足会导致孔洞破裂、毛刺,甚至短路。 毛细效应.

毛细效应(芯片吸附效应)毛细效应是由于钻头高速旋转及其对周围PCB材料施加的压力而产生的。这会导致板内玻璃纤维松动,当铜镀层渗入这些松动区域时,就会出现孔成形不良和短路等问题。

根据 IPC-A-600G 指导原则:

对于毛细效应, B 不应将线间距减小到低于采购规范要求的最小值,并且 A 不应超过 80 毫米(3.150 英寸)。孔间距也应遵循此规则。

孔间距过小造成的另一个负面影响是: CAF(导电阳极丝状化) 影响:

  1. 咖啡因效应:是指在高压高温条件下,铜离子沿着导体间树脂或玻璃纤维中的微裂纹迁移,导致漏电流。
  2. 当PCB/PCBA在高温高湿环境下工作时,就会发生这种情况,导致导体间绝缘不良,最终造成短路。CAF通常发生在过孔之间、过孔与走线之间或外部走线之间,降低绝缘性能并导致故障。

孔间距可制造性检查:

1. 同网路径如果在钻孔过程中两个过孔距离过近,可能会影响PCB的钻孔效率。钻完第一个孔后,孔间材料可能过薄,导致钻头受力不均、冷却不均匀,甚至钻头断裂。这会导致孔径不规则或过孔未连接。

PCB孔间距

2. 不同的网络路径PCB的每一层都需要一个过孔焊盘,并且对周围环境有特定的要求,包括走线是否相邻。如果间距不足,某些过孔焊盘可能会失去铜箔连接,从而导致短路。为避免这种情况,不同网络过孔之间必须保持3mil的安全距离。

PCB孔间距

3. 不同的网络组件孔生产过程中轻微的对准偏差会影响不同网络元件孔之间的间距。在这种情况下,需要通过修整焊盘来确保安全距离。但这种修整可能会导致焊盘形状不规则,最坏的情况下,甚至会导致焊盘破裂或在焊接过程中造成短路。

PCB孔间距

4. 盲孔和埋孔:

  1. 盲孔这些是连接内部层和外部层的过孔,但并不贯穿整个PCB。
  2. 埋孔这些连接仅用于连接内部层,从PCB表面是看不到的。
PCB孔间距

当盲孔和埋孔之间的间距过小或不存在时,就会形成“堆叠孔”。这种设计可能会面临制造难题,尤其是在过孔位置不利于正确连接的情况下。在这种情况下,需要采用特殊工艺来确保钻孔后过孔的电气连接。该工艺包括先完成埋孔的钻孔,然后再进行电镀,最后再钻盲孔。

PCB孔间距

发表评论

您的电邮地址不会被公开。 必填项 *