Сталкивались ли вы когда-нибудь с трудностями при выборе типа переходных отверстий на печатной плате? Неправильный выбор приводит к проблемам с сигналами или трате места. Я видел дорогостоящие переделки из-за поспешного выбора переходных отверстий. Позвольте мне разобраться в этом хаосе.
Выбирайте, исходя из стоимости, плотности платы и требований к скорости. Сквозные переходные отверстия подходят для простых и недорогих плат. Глухие переходные отверстия освобождают место на поверхности в сложных проектах. Скрытые переходные отверстия изолируют высокоскоростные сигналы, но увеличивают стоимость. Всегда ищите компромиссы.
Теперь вы знаете основную концепцию. Но несколько ключевых вопросов помогут вам освоить этот навык. Мы разберем их пошагово.
Какие факторы определяют идеальный размер переходного отверстия при проектировании печатной платы?
Угадывание размеров переходных отверстий приводит к ошибкам. В прошлом году я сжег прототип из-за слишком маленьких переходных отверстий. Хватит рисковать — лучше используйте критические факторы.
Сначала подберите размер под токовую нагрузку и тепловой поток. Затем проверьте производственные ограничения. Наконец, посмотрите, как расстояние между отверстиями влияет на плотность разводки. Никогда не превышайте минимальные производственные требования или перегрузочную способность.
Три основных фактора, влияющих на размер
Балансировка этих факторов предотвращает отказы:
| Фактор | Влияние малого размера переходного отверстия | Влияние большого размера переходного отверстия | Зона наилучшего восприятия |
|---|---|---|---|
| Ток/Сигнал | Перегрев или дросселирование скорости | Потерянное пространство | Соответствие ширины дорожки + 20% запаса |
| Производство | Риск неполного металлизации | Более высокая стоимость сверления | Соблюдайте схемы сверления, принятые в производстве |
| Размещение/Плотность | Позволяет устанавливать компоненты плотнее | Блокирует каналы для трассировки | Используйте наименьший надежный размер в плотных зонах |
Для сильноточных печатных плат, таких как шины питания, требуются большие диаметры — я стремлюсь к минимуму 0,3 мм. Для сигналов ниже 100 МГц часто достаточно 0,2 мм. Тепловые переходные отверстия передают тепло; мелкие располагаются под горячими точками. Всегда учитывайте толщину металлизации. Отверстие диаметром 0,1 мм заканчивается на 0,08 мм после осаждения меди. Сначала проверьте возможности вашего производителя. Они могут травить тонкие линии иначе, чем конкуренты. Проекты, ориентированные на плотность, выигрывают от микропереходных отверстий диаметром 0,1 мм в современных процессах HDI. Но стандартным платам это требуется редко.
В чем разница между переходным отверстием и контактом?
Смешивание контактных площадок и переходных отверстий — кошмар при сборке. Однажды я неделями отлаживал плату из-за неправильно промаркированных контактов. Изучите точные различия, чтобы избежать проблем.
Переходные отверстия соединяют слои печатной платы внутри без пайки. Контакты (контактные площадки) крепят выводы компонентов к поверхности. Контактные площадки активно соединяют цепи, а переходные отверстия пассивно их трассируют.
Функциональный анализ
Основные примеры использования:
| Характеристика | Функция переходного отверстия | Функция контакта (контактной площадки) | Критическое различие |
|---|---|---|---|
| Расположение | Любое соединение слоёв | Только внешние поверхности | Для контактных площадок требуется доступ к пайке |
| Использование припоя | Не применяется, если заглушка установлена | Должна принимать припой | Адгезия припоя определяет контактные площадки |
| Тепловая роль | Пассивный перенос тепла | Активное охлаждение компонентов | Контактные площадки непосредственно соприкасаются с компонентами |
| Надёжность | Подвержены образованию трещин в виде бочонка | Риск — отслоение выводов | Точки напряжения различаются при тестировании |
Переходные отверстия передают сигналы между слоями без контакта с поверхностью. Контактные площадки фиксируют компоненты для завершения схемы. Металлизированное отверстие остаётся переходным отверстием до тех пор, пока вы не припаяете его — тогда оно становится контактом. Глухие/скрытые переходные отверстия полностью исключают контактные площадки на поверхности. Я использую контакты только для таких компонентов, как выводы микросхем или разъёмы. Для микросхем с большим количеством выводов переходные отверстия с тентом экономят место, но не могут быть запаяны. Контрольные точки иллюстрируют гибридные конструкции: переходные отверстия служат также контактами для датчиков.
Почему выходят из строя переходные отверстия на печатных платах?
Повреждённые переходные отверстия молча уничтожают платы спустя несколько месяцев. В нашей мастерской треснувшие бочонки стали причиной 29% возвратов. Защитите свою работу с помощью анализа причин.
Основные причины — циклические перепады температур и производственные дефекты. Пустоты в металлизации или несоосность сверл приводят к появлению скрытых дефектов. Механическое кручение приводит к их растрескиванию.
Корневая причина поломки
Предотвращение с помощью правил проектирования:
| Причина отказа | Как это происходит | Критический этап предотвращения |
|---|---|---|
| Термическое напряжение | Трещины многократного расширения образуют бочкообразный слой | Соответствие размера отверстия толщине платы |
| Пустоты в покрытии | Трещины в слабой меди под нагрузкой | Укажите толщину покрытия 25 мкм и более |
| Повреждение сверлом | Перегрев приводит к расслоению отверстий | Контролируйте обороты сверла и подачу |
| Влага | Попавший пар выталкивает гальваническое покрытие | Просушите платы перед сборкой |
Переходные отверстия разрушаются в местах концентрации напряжений. Тонкое покрытие раскалывается при перепадах температур – измеряйте покрытие медью в поперечных сечениях. Я избегаю микропереходных отверстий в гибких зонах; глубина бочкообразного слоя имеет значение при изгибающих нагрузках. При бессвинцовой пайке обратите внимание на пиковые температуры выше 260 °C. Всегда снижайте номинальные размеры переходных отверстий в соответствии с техническими характеристиками, чтобы компенсировать дрейф допусков. Используйте заглушенные переходные отверстия в областях BGA, чтобы припой не растекался. Рентгеновский контроль позволяет обнаружить пустоты перед отправкой. Проектируйте переходные отверстия вдали от линий сгиба и крепежных винтов.
Заключение
Выбирайте типы переходных отверстий в соответствии с требованиями к стоимости, плотности и количеству слоев. Проверяйте критические переходные отверстия на термическую нагрузку. Всегда отдавайте приоритет возможностям вашего производителя.
