PCB Ring Circuits -piirien ydintoiminto ja suunnittelun tekniset tiedot
Osoitteessa painettujen piirilevyjen (PCB) valmistus... rengasmainen rengas on perusrakenne, jolla varmistetaan luotettavat sähköliitännät. Tämä pyöreä metallityyny kiinnittää komponenttien johtimet keskireiän kautta ja muodostaa vakaat sähköliitännät juottamalla. Rengasmaisten renkaiden työstötarkkuus vaikuttaa paitsi yksittäisen levyn suorituskykyyn myös tuotannon tuottoon massavalmistuksessa.
Rengasmaisten renkaiden kolme morfologista tilaa
- Normaali tila
Porattu reikä on täydellisesti keskitetty tyynyn sisään, ja se muodostaa täydellisen kuparirenkaan. Tämä ihanteellinen tila takaa optimaalisen virrankuljetuskyvyn ja mekaanisen lujuuden, mikä vähentää liitäntävastusta. 15-20%.
- Tangenttivaltio
Kun poraus poikkeaa keskipisteestä, kuparirengas koskettaa reiän reunaa toisella puolella, jolloin syntyy tangentti. Tämä on yleistä suurnopeusporauksessa ja voi vähentää virtakapasiteettia seuraavasti 30-40%. Nykyaikaiset piirilevytehtaat käyttävät visuaalisia tarkastusjärjestelmiä tangentin esiintymisen seuraamiseksi reaaliajassa.
- Breakout State
Vakava vika, jossa kuparirengas on kokonaan poikki ja aiheuttaa avoimen virtapiirin. Tämä tapahtuu tyypillisesti silloin, kun porauspoikkeama ylittää 0.1mm ja se on merkittävä syy PCB:n hylkäämiseen laadunvalvonnassa. Automaattinen optinen tarkastus (AOI) järjestelmät havaitsevat tällaiset viat tehokkaasti.
Tekniset laskelmat rengasrenkaan mitoille
OAR-kaava (OAR = Outer Annular Ring) Kaava:
Pinnoitepaksuuden huomioon ottaminen:
- PTH (Plated Through Hole): Lisää 0.10mm pinnoituskorvaus
- NPTH (pinnoittamaton läpireikä): Ei lisäkorvausta
Esimerkkilaskelma:
A 0.60mm tyyny ja 0,30mm valmis reikä (PTH):
Sisäisen rengasrenkaan (IAR) näkökohdat:
Sisäkerrosten avaintekijät:
- Laminointivirheiden kompensointi
- Sisäkerroksen kuparin paksuuden vaihtelut
- Kohdistustarkkuus monikerroksisissa levyissä
Esimerkkilaskelma:
A 0.50mm sisätyyny ja 0,20mm valmis reikä (PTH):
Teollisuuden standardit ja prosessinvalvonta
Per IPC-6012, rengasrenkaan vaatimukset vaihtelevat piirilevytyypeittäin:
| PCB-tyyppi | Min. Ulompi rengas | Min. Sisempi rengasrengas |
|---|
| Jäykkä | ≥0.05mm | ≥0.01mm |
| Joustava | ≥0.075mm | ≥0.025mm |
| Jäykkä-Flex | ≥0.06mm | ≥0.015mm |
Suunnittelusuositukset:
✔ Salli 0.02-0.03mm prosessimarginaali
✔ Lisää renkaan leveyttä 20% suurtaajuuspiirejä varten
✔ Tarkista virransietokyky suuritehoisten jälkien osalta.
✔ Simuloidaan lämpöjännityksen vaikutuksia rengasmaisiin renkaisiin.
Teardrop Vahvistus: Tekniset hyödyt
Kyynelpisarat parantavat rengasrenkaan luotettavuutta seuraavasti:
- Mekaaninen lujuus: Lisää vetovastusta 40%+
- Prosessin toleranssi: Korvaa ±0.05mm porauspoikkeamat
- Luotettavuus: Vähentää lämpösyklien aiheuttamia mikrohalkeamia.
- Korjattavuus: Lieventää vähäisestä tangenssista johtuvia heikkoja yhteyksiä.
Täytäntöönpanon suuntaviivat:
- Pisaran pituus = 1.5-2x jäljen leveys
- Siirtymäsäde ≥ 0.1mm
- Optimoi muoto impedanssin jatkuvuutta varten suurnopeussignaaleissa.
- Käytä mikrotippoja (≤0.15mm) tiheästi asutuilla alueilla
Yleiset ongelmat ja ratkaisut
Poran virheasennon estäminen:
- Käytä erittäin tarkkaa CNC-porausta (≤0.025mm tarkkuus)
- Optimoi porausparametrit (kierrosluku, syöttönopeus).
- CCD-kohdistusjärjestelmien käyttöönotto
- Vaihda poranterät joka 1500-2000 reiät
Riittämättömien rengasrenkaiden käsittely:
- Lisää tyynyn halkaisijaa (suositeltava ratkaisu)
- Pienennä reikien kokoa (huomioi komponenttien johdot)
- Käytä epäsymmetrisiä tyynymalleja
- Sovelletaan via-in-pad-tekniikkaa (vaatii sekundaarisen pinnoituksen).
Laadunvalvonta massatuotannossa:
- Ensimmäisten kappaleiden täydellinen mittatarkastus
- Eränäytteenotto ja poikkileikkausanalyysi
- Reaaliaikainen poran sijainnin seuranta
- Kehän leveyttä koskevien SPC-ohjauskarttojen laatiminen.
Järjestelmällisen suunnittelun ja tiukan prosessinvalvonnan avulla PCB-rengasrenkaat voivat täyttää korkean luotettavuuden vaatimukset, mikä takaa elektronisten tuotteiden pitkän aikavälin vakauden. Insinöörien tulisi tehdä tiivistä yhteistyötä valmistajien kanssa suunnitteluvaiheessa, jotta eritelmät ja tuotantokapasiteetti saadaan tasapainoon.