DFM: ОТВОРИ В ДРУКОВАНІЙ ПЛАТІ

12.01.2023 |

Найважливішими питанням DFM (Design For Manufacturing –  Проектування для виробництва) для просвердлених отворів є вимоги до розміру отвору та відстань від інших елементів поверхні, а також коефіцієнт, який описує співвідношення діаметра отвору до глибини отвору.

Розгляд багатьох потенційних проблем перед подачею документації на виробництво може значно вплинути на час виготовлення, якість і вартість друкованої плати. Важливим моментом, якому іноді не приділяють належної уваги, є отвори на друкованій платі. Більшість дизайнерів ретельно розглядають відстань і розмір, але вони не завжди враховують, як вони впливають на процес виробництва. Застосування простих принципів DFM (Проектування для виробництва) до проектування друкованих плат, включаючи вказівки щодо свердління, може мати напрочуд значний вплив на виробничі процеси.

Найважливішими питаннями DFM, пов’язаними з просвердленими отворами, є вимоги до розміру отвору та відстань від інших елементів поверхні, а також аспект свердління, який описує співвідношення діаметра та глибини отвору. При їх визначенні потрібно враховувати набагато більше, ніж просто фактичний розмір отвору, який просверлюється.

Вимоги до розміру отвору та відстані до інших елементів на платі

В основному існує два типи отворів: наскрізні отвори без металізації (NPTH, NonPlated Through Hole) і наскрізні отвори з металізацією (PTH, Plated Through Hole). NPTH – це отвори, через які не проходить струм, тому не потребують металізації, найпоширенішим типом є монтажні отвори. З іншого боку, РТН зазвичай є носіями сигналу або заземлення, тому через них проходить струм і вимагають металізації. РТН зазвичай є отворами між зовнішнім і внутрішнім шарами або між внутрішніми шарами.

Існують деякі загальні правила для застосування отворів NPTH і PTH у будь-якій конструкції, і недотримування їх зазвичай означає значне збільшення часу обробки друкованої плати.

Наскрізний отвір без металізації (NPTH)

  • Мінімальний розмір готового отвору становить 0,006″ (0,15 мм)
  • Мінімальна відстань від краю до будь-якої іншої поверхні становить 0,005″ (0,127 мм)

Наскрізний отвір з покриттям (PTH)

  • Мінімальний розмір готового отвору становить 0,006″ (0,15 мм)
  • Мінімальний розмір кільця навколо отвору становить 0,004″ (0,1 мм)
  • Мінімальна відстань від краю до будь-якого іншого елементу поверхні становить 0,009″ (0,23 мм). Це значення складається з мінімального розміру кільця навколо отвору (0,004″ (0,1 мм)) та мінімального зазору для паяльної маски (0,005″ (0,127 мм)).

Співвідношення між діаметром отвору, кільця навколо отвору та відстанню від контактної площадки показано на малюнку 1.

Малюнок 1. Мінімальні розміри отворів. Джерело: PCB Drill Rules: Hole Tolerance, Aspect Ratio, and Other DFM Considerations, Tempo Automation

Обмеження щодо розмірів отворів

Під час свердління отворів, як монтажних так і перехідних, виробники плат обмежені товщиною плати, а також діаметром і робочою глибиною своїх фрезерних верстатів, лазерів чи іншого виробничого обладнання. Ці обмеження, як правило, виражаються коефіцієнтом, який описує співвідношення між глибиною та діаметром отвору.

Для наскрізних монтажних отворів коефіцієнт можна розрахувати за допомогою наступного рівняння:

Співвідношення сторін наскрізного отвору = товщина друкованої плати / діаметр отвору

Для отворів, де отвір може проходити не через всю плату, коефіцієнт можна визначити таким чином:

Співвідношення сторін отвору = глибина свердління / діаметр отвору

Співвідношення сторін для стандартного свердління обмежено 10:1. Деякі компанії використовують передові методи свердління, щоб збільшити співвідношення до 20:1. Якщо розмір отвору менше 0,006″ (0,15 мм), потрібне лазерне свердління у співвідношенні 2:1. Таке значення коефіцієнта обмежує їх використання двома зовнішніми шарами або вимагає послідовну конструкцію, що збільшує час і вартість виробництва.

Інші міркування DFM

Окрім розмірів отворів, відстані та співвідношення сторін, вам також потрібно враховувати тип отвору, який ви використовуєте. Наприклад, якщо вам важливо заощадити простір, ви можете скористатися технологією via-in-pad. Однак, якщо термін виконання має суттєве значення, слід розглянути інші варіанти, оскільки використання via-in-pad зазвичай означає додаткові дні у процесі виробництва.

Хороший DFM – це більше, ніж просто рішення про те, де розмістити отвори. Якщо ви дотримуєтеся принципів свердління друкованих плат, конструкція стає зручною для процесу та матиме результатом добре сконструйовані і надійні плати.

Підсумовуючи усе вище сказане, зазначимо, що хороший дизайн DFM повинен відповідати трьом правилам, коли справа доходить до свердління отворів у друкованій платі. По-перше, щоб зменшити труднощі у виробництві, використовуйте отвори розміром більше 0,010 дюйма (0,25 мм). По-друге, вам слід дотримуватися співвідношення між глибиною та діаметром отвору не більше 10:1, що, у свою чергу, запобігає будь-якому збільшенню часу виконання. По-третє, відстань між отворами принаймні 0,009 дюйма (0,23 мм) від контактних площадок мінімізує проблеми з монтажем.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl