A nyomtatott áramköri lapok többségének egyik alapvető jellemzője, hogy kör alakú padeket és azok közepén furatokat tartalmaznak. A furatok általában galvanizálva vannak, tehát vezetőképesek, amely így összeköt egy jelet a lap egyik rétegéből egy vagy több másik réteggel. Az ilyen típusú pad-furat kialakítás számos szerepet tölthet be: átvezető furatoknál, földelő és rögzítő furatoknál, valamint furatszerelt alkatrészek forrasztásánál.
The annular ring’s ‘size’ is the distance between the outer circle and the inner circle (or, the difference of their radii).
A rézréteg felületén a kész furatátmérő peremének és a pad külső széle közötti területet nevezzük maradékgyűrűnek. A maradékgyűrű “méretét” a külső és a belső átmérője közötti távolságként határozzuk meg, ami zavaró lehet, mivel gyakorlatilag a sugarak különbségéről beszélünk, nem pedig az átmérőjükről. A PCB gyártók minimális követelményt támasztanak a maradékgyűrű méretére vonatkozóan a megbízható gyárthatóság érdekében. Eddig egyszerűnek tűnhet, de a gyakorlatban picit bonyolultabb a helyzet. Miről is van szó?
A cross-section of a plated through hole. The L2 & L3 measurements indicate the size of the annular ring. The L1 measurement is actual size (diameter) of the drilled hole before copper plating.
Részletesebben a gyártásról
A designer provides manufacturers with an ideal representation of the PCB and expects to get exactly that at the end. In order to convert the digital version to a physical circuit board, manufacturers make sure that some constraints are applied to the design so that boards are manufactured reliably and are as true to the original as possible.
Az általunk használt hordozók többségén átmenő furatokat kell kialakítanunk, hogy a jelek a rétegek között mozoghassanak. A furat vezetőképességét úgy érjük el, hogy először egy vékony (vezető) karbon réteget viszünk fel a furat falára, melyre már galvanizálással rezet tudunk leválasztani. (Az Eurocircuits legalább 20 µm rézréteget alakít ki a furatokban, ami több, mint az IPC által előírt min. 18 µm.) A folyamat során szigorúan ellenőrzött feltételek mellet alakítjuk ki a szükséges vastagságot, hogy megfeleljen a furatok elektromos követelményeinek és mechanikai szilárdságának, amely a forrasztás és a hosszú távú használat miatt szükséges.
A furatfémezési folyamat a felületfémezéssel együtt akár 0.10 mm-rel csökkenti a furatok átmérőjét. Ez az oka annak, hogy a furatok esetében szerszámátmérőt és készátmérőt különböztetünk meg, melyek a maradékgyűrű számítására is hatással vannak. Hiszen mi történne, ha a furatokat azzal a szerszámátmérővel fúrnánk, amelyet a tervező kész furatátmérőnek adott meg? 0.10 mm-rel kisebb furatokat kapnánk, ami nyilvánvalóan nem megfelelő. A gyártók ezért nagyobb fúrószerszámmal alakítják ki a furatokat, hogy figyelembe vegyék a technológiai tényezőket.
A gyakorlatban tehát a furatok két mérettel rendelkeznek: a tényleges fúrási átmérő (szerszámátmérő) és a kész furat átmérője (készátmérő). A helyzett itt bonyolódik: mivel a gyártók az alapanyagot a galvanizálás előtt fúrják, a szükséges minimális maradékgyűrűt a rézpad átmérője és a szerszámátmérő között mérik, nem pedig a pad átmérője és a kész furatátmérő között. Ez azt jelenti, hogy a maradékgyűrű-számításhoz ismernünk kell a gyártó által használt szerszámátmérőket.
Vegyünk egy példát
Tegyük fel, hogy a megadott kész furatátmérő 0.25 mm; a gyártó által meghatározott szerszámátmérő +0.10 mm vagyis 0.35 mm; és a maradékgyűrű minimális “mérete” — az átmérők közötti távolság osztva kettővel — 0.125 mm. Itt a képlet:
[min, maradékgyűrű] = 0.5 * ([min. pad átmérő] – [szerszámátmérő])
Átrendezés:
[min. pad átmérő] = 2 * [min. maradékgyűrű] + [szerszámátmérő].
Ahol
[szerszámátmérő] = [kész furatátmérő] + 0.1 mm
Tehát,
[min. pad átmérő] = 2 * [min. maradékgyűrű] + [kész furatátmérő] + 0.1 mm
És végül megkapjuk a keresett számot:
[min. pad átmérő] = 2 * 0.125 + 0.25 + 0.1 = 0.6 mm
Tehát, ha 0.25 mm-es kész furatátmérőt szeretnénk, akkor a rézpad külső átmérője nem lehet kisebb 0.6 mm-nél.
Mi a helyzet más alakzatokkal, melyek fémezett furatokkal rendelkeznek?
Természetesen a padek nem mindig kör alakúak, furattal a közepén. Vegyünk példának egy ovális, hosszúkás padet. Az ilyen formákra vonatkozó extra korlátozások a gyárthatóságot és a megbízható forraszthatóságot hivatottak biztosítani.
Két fontos szabályt kell betartani: a hosszúkás padek hosszanti részén legalább 0.30 mm maradékgyűrű szükséges, a keskenyebb részén pedig a furat nem nyúlhat túl a paden.
On the left is an example of what can happen with a hole-to-pad misregistration. On the right are Eurocircuits’ constraints for an oblong copper pad, demonstrated against the actual drill diameter (not the finished hole diameter).
A pad ideális ábrázolását nézve, ahogy a jobb oldali képen is látható azt feltételezhetjük, hogy a furattal elválasztott két területe a padnek nincs elektromos összeköttetésben. Ez azonban nem igaz! A két terület a furatfalra leválaszott galvanizált réz köti össze. Illesztési pontatlanság is fennálhat a gyártás során, amely a furat és a pad között enyhe elcsúszást eredményezhet, így az egyik oldal „vékonyabb” lesz, de a másik oldal ezt kompenzálja. Ahol azonban vezető csatlakozik a padhez, ott nagyobb rézfelületre van szükség, hogy az illesztési pontatlanság ne válassza szét őket. Az ilyen hosszúkás padeket finom osztású, furatszerelt alkatrészekhez használják, így amint a helyükre forrasztják őket, a hibás regisztrációból adódó összes probléma megszűnik, és szilárd kapcsolat jön létre.
Tervezőként ezeket a szempontokat figyelembe veheti, hogy javítsa tervét a gyárthatóság érdekében. Például vegye nagyobbra a padet az oldalán annak biztosítása érdekében, hogy egyik oldalon se keletkezzen szakadás. Továbbá ezek a praktikák más rendhagyó, furatokkal ellátott alakzatok esetében is alkalmazhatók.
Hogyan segít online felületünk a megrendelésben?
Miután feltölti PCB tervét ügyfélfiókjába, az Eurocircuits Visualizer azonnal rendelkezésére áll és segíti Önt abban, hogy minden elsőre megfelelő legyen. Ez egy ingyenes eszköz, amelynek elemzési lehetőségeit már a tervezési folyamat korábbi szakaszában is használhatja, hogy megbizonyosodjon arról, hogy minden a megfelelő méretekkel rendelkezik a gyártáshoz.
Amennyiben a maradékgyűrűk túl kicsik, a Visualizer jelezni fogja, és lehetősége van elvégezni a javítást még a rendelés leadása előtt. A külső rétegeken paddel ellátott furatokat alapértelmezetten fémezettnek tekintjük, a Visualizerben azonban lehetősége van nem-fémezett furattként jelölni azokat vagy már eleve úgy kialakítani a vevői dokumentációt.
További információt az Eurocircuits maradékgyűrűkkel kapcsolatban a következő linken talál:
Értesüljön legfrissebb híreinkről elsőként! Kövessen minket!
