La funzione principale e le specifiche di progettazione dei circuiti ad anello PCB
In produzione di circuiti stampati (PCB), il anello anulare è una struttura fondamentale per garantire connessioni elettriche affidabili. Questa piazzola metallica circolare fissa i conduttori dei componenti attraverso un foro centrale, formando connessioni elettriche stabili tramite saldatura. La precisione della lavorazione degli anelli anulari influisce non solo sulle prestazioni delle singole schede, ma anche sulla resa della produzione di massa.
Tre stati morfologici degli anelli anulari
- Stato normale
Il foro praticato è perfettamente centrato all'interno del pad, formando un anello di rame completo. Questa condizione ideale garantisce una capacità di trasporto della corrente e una resistenza meccanica ottimali, riducendo la resistenza del collegamento. 15-20%.
- Stato tangente
Quando la foratura si discosta dal centro, l'anello di rame entra in contatto con il bordo del foro su un lato, creando una condizione di tangenza. Comune nella foratura ad alta velocità, questo può ridurre la capacità di corrente di 30-40%. Le moderne fabbriche di PCB utilizzano sistemi di ispezione visiva per monitorare le tangenti in tempo reale.
- Stato di rottura
Un difetto grave in cui l'anello di rame è completamente rotto, causando un circuito aperto. Si verifica in genere quando la deviazione della foratura supera 0,1 mm ed è una delle principali cause di scarto dei PCB nel controllo qualità. Ispezione ottica automatizzata (AOI) rilevano efficacemente tali difetti.
Calcoli tecnici per le dimensioni dell'anello anulare
Formula dell'anello anulare esterno (OAR):
Contabilizzazione dello spessore della placcatura:
- PTH (foro passante placcato): Aggiungi 0,10 mm indennità di placcatura
- NPTH (foro passante non placcato): Nessuna indennità aggiuntiva
Esempio di calcolo:
Per un Cuscinetto da 0,60 mm nonché 0,30 mm foro finito (PTH):
Considerazioni sull'anello anulare interno (IAR):
Fattori chiave per gli strati interni:
- Compensazione del disallineamento della laminazione
- Variazioni dello spessore del rame dello strato interno
- Precisione di allineamento nei pannelli multistrato
Esempio di calcolo:
Per un Cuscinetto interno da 0,50 mm nonché 0,20 mm foro finito (PTH):
Standard industriali e controllo dei processi
Per IPC-6012I requisiti dell'anello anulare variano a seconda del tipo di PCB:
| Tipo di PCB | Min. Anello anulare esterno | Min. Anello anulare interno |
|---|
| Rigido | ≥0,05 mm | ≥0,01 mm |
| flessibile | ≥0,075 mm | ≥0,025 mm |
| Rigido-flessibile | ≥0,06 mm | ≥0,015 mm |
Progettazione raccomandata:
Consenti 0,02-0,03 mm margine di processo
Aumentare la larghezza dell'anello di 20% per circuiti ad alta frequenza
Verificare la capacità di trasporto della corrente per le tracce ad alta potenza.
Simulare gli effetti delle sollecitazioni termiche sugli anelli anulari
Rinforzo a goccia: Vantaggi tecnici
Le gocce di lacrima migliorano l'affidabilità dell'anello anulare:
- Resistenza meccanica: Aumenta la resistenza alla trazione di 40%+
- Tolleranza di processo: Compensa per Diametro interno deviazioni di perforazione
- affidabilità: Riduce le microfratture dovute ai cicli termici
- Riparabilità: Attenua le connessioni deboli da tangenza minore
Linee guida per l'implementazione:
- Lunghezza a goccia = 1.5-2x larghezza della traccia
- Raggio di transizione ≥ 0,1 mm
- Ottimizzazione della forma per la continuità dell'impedenza nei segnali ad alta velocità
- Utilizzare micro-teardrops (≤0,15 mm) in aree ad alta densità
Problemi e soluzioni comuni
Prevenzione del disallineamento delle punte:
- Utilizzare la foratura CNC ad alta precisione (≤0,025 mm precisione)
- Ottimizzazione dei parametri di foratura (RPM, velocità di avanzamento)
- Implementare i sistemi di allineamento del CCD
- Sostituire le punte ogni 1500-2000 fori
Affrontare il problema degli anelli anulari insufficienti:
- Aumentare il diametro del tampone (soluzione preferita)
- Ridurre le dimensioni dei fori (considerare i conduttori dei componenti)
- Utilizzate design asimmetrici dei pad
- Applicare la tecnologia via-in-pad (richiede una placcatura secondaria)
Controllo di qualità nella produzione di massa:
- Controllo dimensionale completo dei primi articoli
- Campionamento in lotti con analisi della sezione trasversale
- Monitoraggio della posizione della trivella in tempo reale
- Stabilire le carte di controllo SPC per la larghezza dell'anello
Grazie all'implementazione di una progettazione sistematica e di rigorosi controlli di processo, gli anelli anulari per PCB possono soddisfare i requisiti di alta affidabilità, garantendo la stabilità a lungo termine dei prodotti elettronici. Gli ingegneri devono collaborare strettamente con i produttori durante la fase di progettazione per bilanciare le specifiche con le capacità di produzione.