Записатися на прийом до психотерапевта? Ні, краще запишіться на прийом до дизайнера плати. EPEC описав у своєму блозі цікаве явище тремтіння друкованих плат.
Наскрізні отвори в друкованій платі забезпечують з’єднання між різними шарами плати або захист самої плати під час процесу монтажу. Наскрізні отвори діляться на дві основні категорії: з покриттям і без покриття.
Наскрізні отвори з покриттям і без покриття
Наскрізні отвори з покриттям в друкованих платах – це, по суті, отвори, покриті металевим покриттям уздовж їх внутрішньої частини. Це покриття забезпечує електричне з’єднання між різними шарами друкованої плати. Вони найчастіше використовуються для компонентів, які потребують стабільних електричних з’єднань, таких як інтегральні схеми (IC), роз’єми та перемикачі. Створення покритих наскрізних отворів зазвичай досягається шляхом гальванічного нанесення на етапі виробництва друкованої плати.
І навпаки, наскрізні отвори без покриття в друкованих платах характеризуються відсутністю металевого шару всередині отвору. Їх мета полягає в тому, щоб уможливити міжшарові з’єднання без необхідності суцільної електричної безперервності. Ці типи наскрізних отворів часто використовуються в компонентах, де електрична надійність не має першорядного значення, наприклад у пасивних компонентах (резистори, конденсатори). Їх також можна використовувати для кріплення великих компонентів до друкованої плати, закріплення плати під час монтажу або закріплення її на корпусі. Процес формування наскрізних отворів без покриття зазвичай включає механічне свердління, етап, інтегрований у процес виробництва друкованої плати.
Одношарові друковані плати
Одношарові друковані плати відрізняються тим, що вони не мають додаткового мідного шару і тому не підлягають оцинковці. Простіше кажучи, їх виробництво передбачає використання ламінату з матеріалу FR4, який свердлять, знімають і обробляють.
В таких платах отвори сверляться відразу до заданого розміру. У цих отворах або на поверхні прокладки немає обробки і початкова товщина міді також є кінцевою. Ключовим аспектом односторонніх друкованих плат є точний розмір отворів. Оскільки обробка не використовується, ці отвори слід просвердлити з точністю до ± 0,002 дюйма від необхідного розміру. Наприклад: отвір діаметром 0,028 дюйма має бути просвердлено саме до такого розміру, враховуючи допуск діаметра 0,0005 дюйма. Допуск ±0,002 дюйма забезпечує гнучкість виробництва, дозволяючи коригувати розмір на основі доступного свердла.
У разі невеликих компонентів навіть найменше відхилення може призвести до серйозних наслідків. Прикладом може бути розтріскування навколо отворів без покриття на невеликих компонентах, як правило, трохи більше ½ дюйма в діаметрі з товщиною отвору лише 0,020 дюйма. Через свій невеликий розмір і делікатну природу ці компоненти становлять велику проблему у виробництві.
Малюнок 1. Приклад тріщини у ламінаті через близьке розташування отвору без покриття до краю плати.
Явище тремтіння
Проблему, що розглядається, часто видно лише під збільшенням. Тріщини, які спостерігаються навколо отворів без покриття, не завжди є проблемою, оскільки вони не впливають негативно на ключовий аспект виробництва, тобто відстань між мідними провідниками.
Явище тремтіння («chattering») виникає під час виробничого процесу, коли панель із сотнями маленьких отворів поступово втрачає жорсткість під час їх свердління/різання. Втрата жорсткості може додатково викликати легку вібрацію під час виробничого процесу.
Малюнок 2. Розрив ламінату через «тремтіння» свердла під час свердління або фрезерування.
Подальші виклики: пресування та обертання
Фактичний вплив тріщин стає ще більш очевидним у процесі пресування, коли компоненти пресуються або повертаються, створюючи додаткове навантаження на вже напружені ділянки. Ця напруга може спричинити більш серйозні тріщини, що призведе до функціональних збоїв.
Ідентифікація першопричини: міркування щодо конструкції
Уважне вивчення показує, що основна причина цієї проблеми полягає в самій конструкції. Часто буває так, що отвори без покриття розташовані занадто близько до фрезерованої кромки. Занадто коротка відстань не залишає достатньо ламінатного матеріалу для поглинання навантажень як у процесі виробництва (свердління/фрезерування), так і в процесі монтажу (пресування/обертання). Зміщення отвору залишає достатньо багатошарового матеріалу для ефективного поглинання напруги.
Щоб пом’якшити цю проблему, необхідна переробка деталі. Отвори без покриття потрібно розташувати далі від фрезерованого краю. Ця зміна залишить достатню кількість ламінатного матеріалу для ефективного поглинання навантажень, які виникають під час процесу виробництва та монтажу.
Усунувши недолік конструкції, виробники друкованих плат можуть значно знизити ризик виходу з ладу деталей, забезпечивши своїм клієнтам більш надійний і міцний компонент.
Малюнок 3. Одностороння друкована плата товщиною 0,031 дюйма. Розташування отворів без покриття до краю плати може призвести до розриву ламінату під час остаточного монтажу.
Висновки
Розуміння явища тріщин в отворах без покриття проливає світло на тонкий баланс друкованих плат, де найменші деталі можуть зіпсувати дизайн. Контраст між покритими та непокритими наскрізними отворами в друкованих платах підкреслює різноманітні потреби та проблеми при проектуванні та виробництві друкованих плат. Покриті отвори, важливі для компонентів, які вимагають стабільних електричних з’єднань, і непокриті отвори, які використовуються для менш критичних з’єднань, відіграють ключову роль у функціональності та надійності друкованих плат.
Феномен «тремтіння» ілюструє, як навіть найменші виробничі відхилення можуть призвести до серйозних проблем, таких як збій під час збирання замовником. Це вимагає ретельного перепроектування плати для забезпечення міцності та надійності з урахуванням таких факторів, як розташування отворів і поглинання напруги. Загалом, це дослідження тонкощів виробництва друкованих плат не лише проливає світло на конкретну проблему тріщин у отворах без покриття, але й служить ширшим нагадуванням про критичну природу ретельного проектування, ретельної оцінки процесу та адаптивних методологій у виробництві маленьких, але складних компонентів.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнуть
Твитнуть