Mikä on PCB Via Hole -toiminto ja -periaate?

Piirilevyn läpivientireikä on avoin reikä, joka on porattu piirilevyn läpi. Reiän seinämä on päällystetty pinnoitusliuoksella, joka sallii sähköisten signaalien virtaamisen reiän läpi. Läpivientireikää porattaessa on tärkeää noudattaa valmistajan sääntöjä oikean halkaisijan ja kuvasuhteen varmistamiseksi. Myös vierekkäisten läpivientien välistä vähimmäisetäisyyttä on noudatettava.

Läpivientireiät

Piirilevyjen läpivientiä käytetään yleisesti piirilevyjen signaalisiirtoihin. Läpivientejä on erityyppisiä, kuten sokeat läpiviennit, upotetut läpiviennit ja mikroläpiviennit. Kukin läpivientityyppi edellyttää tiettyä menettelyä sijoittamisen aikana. Läpiviennit sijoitetaan suunnitteluprosessin reititysvaiheessa, ja ne voidaan sijoittaa joko manuaalisesti tai automaattisesti EDA-ohjelmiston avulla. Kun noudatetaan piirilevyn läpivientien suunnittelusääntöjä, piirilevy voidaan valmistaa täsmälleen sen tarvitsemien eritelmien mukaisesti.

Piirilevyn läpivientireikien periaate ja tehtävä on reitittää signaali pois padista. Tämä tehdään yleensä juotosmaskin avulla. Tämä estää juotospastaa imeytymästä läpivientiin, mikä voi johtaa liitosvirheisiin. Jos läpivienti on kuitenkin sijoitettu tyynyn porausreiän sisään, juotosmaskia ei voida käyttää läpivientiin, mikä aiheuttaa luotettavuusongelman kokoonpanon aikana.

Hautautuneet läpiviennit

Maahan upotettuja läpivientejä käytetään piirilevyn piirien lisäämiseen ilman, että piirilevyn koko tai paino kasvaa. Ne valmistetaan eri prosessilla kuin tavallinen kaksipuolinen piirilevy. Toisin kuin muuntyyppiset haudatut läpiviennit, ne eivät vaikuta pinta-asennettaviin komponentteihin tai jälkiin.

Maahan upotettuja läpivientejä käytetään usein suunnitteluun liittyvistä syistä, kuten komponenttien tiheysvaatimusten täyttämiseksi. Ne myös pienentävät piirilevyn kokoa, mutta prosessi vaatii myös enemmän tarkkuustarkastuksia ja vaiheita valmistusprosessissa. Maahan upotetut läpiviennit ovat myös halvempia valmistaa, mutta projektissa on käytettävä hyvämaineista elektroniikan sopimusvalmistuskumppania.

Microvias

Mikroviat ovat halkaisijaltaan pieniä reikiä, jotka on pinnoitettu. Niitä käytetään johdotustiheyden lisäämiseksi ja piirilevyn kerrosten määrän vähentämiseksi. Mikroviat vähentävät myös läpivientireikien tarvetta ja mahdollistavat pienemmän alustan kokonaiskoon. Ne ovat myös yksi kustannustehokkaimmista menetelmistä johdotustiheyden lisäämiseksi. Tässä artikkelissa keskitytään mikroviasien hyötyihin ja siihen, miten ne voivat auttaa sinua tekemään suunnittelustasi toimivamman.

Microviasilla vähennetään painetun piirilevyn reikien määrää. Niiden halkaisija voi olla jopa 15 um. Tämä tekniikka vaatii enemmän aikaa ja vaivaa, mutta sillä on merkittäviä etuja. Mikroviat tarjoavat myös paremman signaalin eheyden, koska niissä on lyhyemmät kytkentäreitit ja vähemmän loisinduktanssia.

Anilineaarinen rengas

Piirilevyn läpivientireikä on reikä, joka porataan kaikkien piirilevyn kerrosten läpi ja päällystetään kuparilla sähköliitäntää varten. Reikä on lieriön muotoinen ja halkaisijaltaan ohut. Sen halkaisija ja vahvuus riippuvat sitä ympäröivän kuparialustan halkaisijasta.

Piirilevyn läpiviennit voidaan valmistaa eri materiaaleista. Läpivienneissä käytettävät materiaalit on usein valmistettu eri metalleista. Läpiviennit valmistetaan tyypillisesti kuparista tai epoksista. Läpivientien käyttö minimoi piirilevytilaa, mikä johtaa pienempiin levyihin. Tämä käytäntö voi kuitenkin olla hankala, koska juottaminen voi täyttää läpivientireiät. Siksi on suositeltavaa käyttää via-in-padeja mahdollisimman vähän.

Luotettavuus

Piirilevyä suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon, kuinka luotettava piirilevyn läpivientireikä on. Jos se ei toimi luotettavasti, se voi johtaa luotettavuusongelmiin. Luotettavuusongelmat voivat johtua myös juotteen vuotamisesta läpivientireikään. Tämä webinaari auttaa sinua ymmärtämään, miksi piirilevyn läpivientireikien luotettavuus on tärkeää, ja tarjoaa joitakin ratkaisuja.

Piirilevyn läpivientireiän luotettavuus riippuu sen koosta. Läpivientireikiä on kahta perustyyppiä: sokeat läpiviennit ja upotetut läpiviennit. Molemmat ovat tärkeitä signaalin eheyden kannalta, sillä ne vähentävät kohinaa ja sähkömagneettista häiriötä ja auttavat estämään halkeilua ja delaminaatiota. Yleensä piirilevyn läpivientireiän koon tulisi olla 6-150 mikrometriä.

Edut

Piirilevyn läpivientireiät ovat erinomainen tapa varmistaa piirilevyjen luotettavuus. Niiden avulla piirilevy voidaan pinnoittaa ilman, että ilma tai muut nesteet jäävät sen sisälle. Käyttämällä tätä tekniikkaa voit lisätä piirilevyjen luotettavuutta ja parantaa kokoonpanon tuottoa. Tämä prosessi auttaa myös erittäin tehokkaasti minimoimaan tyhjiöiden riskin.

Piirilevyn läpivientireikätekniikka on suosittu signaalinsiirtomenetelmä. Tässä tekniikassa kuparityynyt sijoitetaan suoraan läpivientiin sen sijaan, että signaalijälki reititettäisiin pois komponentin kuparipinnalta. Tämä menetelmä vähentää myös jäljen reititykseen tarvittavan tilan määrää. Tätä menetelmää käytetään yleisimmin BGA-komponenteissa, joiden jako on 0,5 mm ja sitä pienempi. Tämän tekniikan käyttö vähentää signaalireittien pituutta ja vähentää sekä kapasitanssia että loisinduktanssia.

Mitkä ovat SMT-jalanjäljen suurimmat ongelmat?

SMT-jalanjälkeä käytetään laajalti mikrokontrollereiden toteuttamiseen. SMT:hen liittyy kuitenkin useita ongelmia. Seuraavassa on lueteltu yleisimpiä: Riittämätön juotos, lämpöepätasapaino ja komponenttien vääränlainen sijoittaminen. Nämä ongelmat voivat johtua myös virheellisestä osan nimestä, kirjaston nimestä ja jalanjäljestä.

Komponenttien vääränlainen sijoittelu

Jos komponentti pudotetaan sen sijaan, että se sijoitettaisiin pinta-asennuksen jalanjälkeen, tuloksena voi olla viallinen piirilevy. Tällöin suunnittelua on muutettava sen varmistamiseksi, että kaikki osat näkyvät ylhäältäpäin. Tällaisessa tapauksessa AOI:tä voidaan käyttää vian havaitsemiseen ennen reflow-prosessin aloittamista.

SMT-komponenttien huono sijoittelu voi johtaa huonoon suorituskykyyn ja jopa levyn vikaantumiseen. On erittäin tärkeää sijoittaa osat piirustusten mukaisesti, jotta nämä ongelmat voidaan välttää. On myös tärkeää pitää analogiset ja digitaaliset komponentit erillään toisistaan ja sallia selkeät signaalin paluureitit vertailutasossa.

Terminen epätasapaino

SMT-jalanjäljet voivat olla ongelma, koska ne eivät anna oikean määrän juotetta päästä piirin sisäisiin testipisteisiin. Tämä voi johtaa huonoihin juotosliitoksiin, varsinkin jos komponentti on aaltojuotettava. Tämä ongelma voidaan kuitenkin välttää rakentamalla piirilevyn jalanjälki oikein. Tätä varten on tärkeää muistaa, että osan tyynyjen on oltava riittävän suuria, jotta niihin mahtuu juotospasta. Kun tyynyt ovat liian pieniä, liikaa juotetta voi valua toiseen tyynyyn, mikä aiheuttaa silloittumista. Tämä voi johtua väärin luoduista tyynyistä tai juotospastamaskista. Sitä voi tapahtua myös, jos osat sijoitetaan liian lähelle toisiaan.

Toinen ongelma smt-jalanjäljissä on kuparin epätasainen määrä jalanjäljen molemmin puolin. Tämä voi johtaa komponenttien virheelliseen sijoitteluun ja termiseen epätasapainoon. Tämän ongelman välttämiseksi piirilevyissä olisi oltava tasapainoinen kuparijakauma. On myös tärkeää, että reflow-profiili on asianmukainen delta T:n pienentämiseksi. Tämä parantaa myös piirilevyn pintakäsittelyä. Komponentin sisälle jäänyt kosteus voi myös johtaa termiseen epätasapainoon. Näin ollen piirilevyt olisi säilytettävä kosteuskaapissa tai esipaistettava ennen käyttöä.

Riittämätön juote

SMT-jalanjälkiongelmat johtuvat ylimääräisestä juotteesta, joka voi valua vääriin paikkoihin juotosprosessin aikana. Tämä voi aiheuttaa oikosulkuja tai sähköisiä ongelmia. Se saa myös juotteen näyttämään tylsältä. Ylimääräinen juote voi johtua myös vääränlaisesta suunnittelusta, jolloin tyynyt ja jäljet ovat liian pieniä tai ohuita.

Usein SMT-osat, jotka on sijoitettu liian lähelle piirin sisäisiä testipisteitä, häiritsevät testisondien kosketuskykyä. Toinen yleinen ongelma SMT-osien kanssa on se, että suuremmat komponentit saatetaan sijoittaa pienempien eteen, mikä aiheuttaa varjostusta. Suunnittelijoiden tulisi sijoittaa pienemmät komponentit suurempien komponenttien eteen tämän ongelman välttämiseksi.

Riittämätön juote voi aiheuttaa huonon lujuuden ja heikot liitokset. Riittämätön kostutus voi myös johtaa metallioksidikerroksen muodostumiseen liimatun kohteen päälle. Juotospasta on levitettävä oikein sekä tyynyihin että nastoihin, jotta liitos pysyy lujana.

Pad-to-pin epäsuhta

Ongelma, joka liittyy SMT-jalanjäljessä olevaan alustan ja nastan väliseen epäsuhtaan, voi johtaa riittämättömään juotokseen. Tämä ongelma voi aiheuttaa piirilevyn hylkäämisen valmistajalta. Sen välttämiseksi on useita tapoja. Ensinnäkin, käytä aina oikeaa jalanjälkikirjastoa. Se auttaa sinua valitsemaan komponenttityynyjen oikean koon. Toiseksi pidä mielessä, että padin reunan ja silkkipinnan välisen etäisyyden on oltava sama.

Toiseksi, väärin sovitettu tyyny johtaa todennäköisesti impedanssin epäsuhtaan. Ongelma voi esiintyä useissa paikoissa, kuten piirilevyjen välisissä liittimissä, AC-kytkentäkondensaattoreissa ja kaapelin ja piirilevyn välisissä liittimissä.

Painetun piirilevyn prototyyppiprosessi

A printed circuit board (PCB) prototyping process involves a series of steps, starting with the creation of a PCB design. These steps include generating the required through holes and using carbide drill bits or NC drill machines to create the holes. Once the through holes have been created, a thin layer of copper is chemically deposited into the through holes. This copper layer is then thickened through electrolytic copper plating.

Gerber file

A Gerber file is a file with detailed descriptions of components. These files are often used to help with the debugging process and to create printed circuit boards. To make sure that your Gerber file contains the correct information, you should check that it is free from errors by using a tool like FreeDFM. It is also a good idea to submit a plain text file if you need to include additional information that is not included in the Gerber file. You should also provide the correct mapping file and matching files, which are required by PCB manufacturers to produce your PCB.

You can use several software applications to create PCB Gerber files, including PCB designer software. Another option is to use an experienced PCB manufacturer to create the Gerber file for you.

Silkscreen

Traditionally, the Silkscreen printed circuit board prototyping process has relied on stencils to apply markings on a circuit board. These stencils are similar to the ones that are used when spray painting a car’s number plate. However, PCB development has progressed since that time and silkscreen application methods have improved as well. With silkscreen printing, epoxy ink is pushed through the stencil to create the desired text or imagery. The ink is then baked into a laminate. However, this method has its drawbacks and is not ideal for high-resolution printing.

Once the silkscreen is complete, the fabricator will use the silk screen information to make a transfer screen and transfer the information to the PCB. Alternatively, the fabricator may also choose to use the more modern method of printing directly on the PCB without a transfer screen.

Reflow oven

A reflow oven is a type of oven that uses infrared light to melt the solder paste and assemble the components of a printed circuit board. This type of oven has several advantages. The process speed is adjustable and the temperature of each zone can be independently controlled. PCBs are fed into the oven by conveyor at a controlled rate. Technicians adjust the speed, temperature, and time profile depending on the needs of the PCB.

The first step in the reflow soldering process is to apply solder paste to the surface mount pads of the components. The solder paste holds the components in place while the components are soldered. Various types of solder paste are available. Choosing the type that is right for your needs will be an important decision.

Reflow

The reflow process is a common technique used in printed circuit board prototyping. It uses a solder paste to hold together the various components on the board. When the components are soldered together, they become electrically connected. The process begins by pre-heating the units, following a temperature profile that will remove volatile solvents from the solder paste.

The temperature is crucial for a quality solder joint. The reflow process must be completed within a reasonable time. Insufficient heat will result in ineffective joints, while excessive heat will damage the circuit board components. Generally, the reflow time ranges from 30 to 60 seconds. However, if the reflow time is too long, the solder will not reach its melting point and may result in brittle joints.

Reflow oven for four-sided PCBs

A reflow oven for four-sided printed circuit board (PCB) prototyping is an oven used in the reflow soldering process. It involves a series of important steps and the use of high-quality materials. For larger-scale production, wave soldering is often used. Wave soldering requires a specific PCB size and alignment. Individual soldering may also be achieved with a hot air pencil.

A reflow oven has several distinct heating zones. It may have one or more zones, which are programmed to correspond to the temperature of the circuit board when it passes through each zone. These zones are set up with an SMT program, which is usually a sequence of set points, temperature, and belt speed. These programs provide complete transparency and consistency throughout the reflow process.

 

PCB-juotosmaskityypit - 4 tyyppistä juotosmaskia PCB: lle PCB: lle

Jotta voit valita oikean juotosmaskin projektiisi, sinun on tunnettava sen tekniset tiedot. Näissä eritelmissä määritellään tuotteen kovuus, säilyvyys ja syttyvyys. Lisäksi niissä määritellään juotosmaskin kestävyys hapettumista, kosteutta ja biologista kasvua vastaan. Saatat myös haluta valita matta- tai satiinipintaisen juotosmaskin, sillä ne voivat minimoida juotteen helmiäisen.

LPI-juotosmaski

Aiemmin piirilevyvalmistajat tarjosivat kahta erilaista LPI-juotosmaskin tyyppiä - matta- ja kiiltäväpintaista. Harvat asiakkaat ilmoittivat, kumman he halusivat, joten päätös jäi usein valmistajan tehtäväksi. Nykyään asiakkaat voivat kuitenkin punnita kummankin pintakäsittelytyypin edut. Vaikka näiden kahden juotosmaskityypin suorituskyvyssä ei ole juurikaan eroa, kiiltävä pinta saattaa olla joidenkin mielestä houkuttelevampi.

Suurin ero näiden kahden juotosmaskityypin välillä on niiden käyttöprosessi. Ensimmäinen tyyppi on kuivakalvolla kuvattava juotosmaski, joka on samanlainen kuin tarra, paitsi että se on kiinnitetty juotteella. Juotosprosessin jälkeen kuivakalvoinen valokuvakelpoinen juotosmaski irrotetaan toiselta puolelta ja loput materiaalista levitetään piirilevylle maski alaspäin. Toinen tyyppi on nestemäinen juotosmaski, jossa noudatetaan samaa menettelyä ilman tarraa.

LPI-juotosmaskit voidaan silkkipainattaa tai ruiskupinnoittaa piirilevylle. Näitä juotosmaskeja käytetään useimmiten yhdessä Electro-less Nickel, Immersion Gold tai Hot Air Solder Leveling -pintakäsittelyjen kanssa. Asianmukaista levitystä varten piirilevyn on oltava puhdistettu ja vapaa epäpuhtauksista, ja juotosmaskin on kovetettava perusteellisesti.

Epoksijuotosmaski

Epoksijuotosmaskeja on kahta päätyyppiä. Toinen tyyppi on valmistettu nestemäisestä epoksista, joka on silkkipainettu piirilevylle. Tämä juotosmaskin tulostusmenetelmä on edullisin ja suosituin. Kudottua verkkoa käytetään tukemaan mustesulkeutumiskuviota. Epoksineste kovettuu lämpökovettumisen aikana. Tämän jälkeen epoksiin sekoitetaan väriaine, joka kovettuu halutun värin aikaansaamiseksi.

Juotosmaskin paksuus riippuu siitä, missä kohdin jäljet ovat piirilevyllä. Paksuus on ohuempi lähellä kuparijälkien reunoja. Paksuuden tulisi olla vähintään 0,5 millimetriä näiden jälkien kohdalla, ja se voi olla jopa 0,3 millimetriä. Lisäksi juotosmaski voidaan ruiskuttaa piirilevylle tasaisen paksuuden saavuttamiseksi.

Erilaisia juotosmaskityyppejä on saatavana eri väreissä. Yleisin väri on vihreä, mutta muita tyyppejä on saatavana mustana, valkoisena, oranssina ja punaisena. Sovelluksesta riippuen voit valita värin, joka sopii parhaiten projektiisi.

Läpinäkyvä juotosmaski

PCB-valmistukseen on saatavana useita erilaisia läpinäkyviä juotosmaskeja. Näitä käytetään kuparijälkien suojaamiseen hapettumiselta. Nämä maskit estävät myös juotosiltojen muodostumisen juotostyynyjen välille. Vaikka ne eivät tarjoa täydellistä läpinäkyvyyttä, ne voivat silti olla tehokkaita suunnittelutavoitteiden saavuttamisessa.

Valitsemasi juotosmaskin tyyppi riippuu kuitenkin useista tekijöistä, kuten piirilevyn mitoista, pinta-asettelusta, komponenteista ja johtimista. Sinun on myös otettava huomioon lopullinen käyttökohde. Saattaa olla myös teollisuusstandardeja, jotka sinun on täytettävä, varsinkin jos työskentelet säännellyllä alalla. Yleisesti ottaen nestemäiset valokuvausmaskit ovat yleisin ja luotettavin vaihtoehto piirilevyjen valmistuksessa.

Yleisempien värien lisäksi on olemassa myös joitakin ainutlaatuisempia juotosmaskityyppejä. Saatavilla on esimerkiksi harvinaisempia, värikkäämpiä maskeja, joista voi olla hyötyä suunnittelijoille ja elektroniikan erikoisvalmistajille. Käytetyn juotosmaskin tyyppi vaikuttaa piirilevyn suorituskykyyn, joten on tärkeää valita oikea tyyppi projektin tarpeiden mukaan.

Grafiitti juotosmaski

Eri juotosmaskin väreillä on erilainen viskositeetti, ja ero on tärkeää tietää, jos aiot käyttää yhtä niistä piirilevyssäsi. Vihreillä juotosmaskeilla on alhaisin viskositeetti, kun taas mustilla on korkein. Vihreät maskit ovat joustavampia, joten niitä on helpompi käyttää piirilevyihin, joissa on suuri komponenttitiheys.

Nämä juotosmaskit suojaavat piirilevyjä ja niiden pintakäsittelyjä. Ne ovat hyödyllisiä erityisesti laitteissa, jotka vaativat korkeaa suorituskykyä ja keskeytymätöntä toimintaa. Ne soveltuvat myös sovelluksiin, jotka edellyttävät pidennettyä esitysaikaa. Nämä juotosmaskit ovat aikaa säästävä vaihtoehto manuaaliselle maskeeraukselle lämmönkestävillä teipeillä.

Toinen juotosmaskin tyyppi on kuivakalvoinen valokuvauskelpoinen juotosmaski. Tämäntyyppisessä juotosmaskissa on kuva, joka luodaan kalvoon, ja se juotetaan sitten piirilevyn kuparityynyihin. Prosessi on samanlainen kuin LPI:n prosessi, mutta kuivakalvojuotosmaski levitetään levyinä. Prosessi saa ei-toivotun juotosmaskin tarttumaan piirilevyyn ja poistaa sen alla olevat ilmakuplat. Tämän jälkeen työntekijät poistavat kalvon liuottimella ja kovettavat jäljelle jäävän juotosmaskin lämpökovettamalla.

Altium Designer – A Basic Guideline From Schematic to PCB Design

In this Altium Designer tutorial, you’ll learn how to create a schematic and compile it into a PCB design. You’ll also learn about importing components into a blank PCB layout and identifying routing requirements. Then, you’ll know what to do next to get your PCB ready for fabrication.

Creating a schematic in Altium Designer

Creating a schematic in Altium Designer can be done by importing an existing schematic file or by creating a new schematic. If you’ve created a circuit board before, it’s not necessary to start from scratch. Altium Designer includes guidelines for design reuse. To begin, open the board’s schematic window.

Altium Designer has two environments: the primary document editing environment and workspace panels. Some panels dock on the left side of the tool, while others pop out or are hidden. To move around a schematic, click and hold the right mouse button or hold the left Ctrl key while clicking the screen. To zoom, use the options on the top menu.

You can then drag and drop components to the schematic. You can also use the explorer window to view and select components. Alternatively, click and drag on the schematic window to place them. You can also hold down the mouse button to set a component.

Compiling it to a pcb design

Once you have a schematic, you can use Altium designer to compile it to a PCB design. It has several features, including the ability to create a library of components. Then, you can set the footprints for your components, and choose from the various options for each. Depending on the size and density of your board, you can choose the normal (N) or medium (M) footprint.

After you’ve created your PCB layout, you’ll want to add the schematic to your project. This will automatically link your schematic and BOM. Altium Designer can even compile your schematic data automatically while you’re creating your design. To do this, click on the library tab in the left pane of the screen. On the next screen, you’ll want to check that the components you’ve added are properly integrated into the PCB layout.

Importing components into a blank PCB layout

Importing components into a blank PCBA layout in Altium Designer is a quick and easy process. After you import the components, you can turn on or off specific layers, and then arrange them in the PCB. After that, you can route traces between the components.

First, you need to create a schematic PCB layout. To do so, add a new schematic or add an existing schematic. Then, on the left screen, click on the library tab. You can then check to see if the component you selected is integrated.

After you import the components, Altium Designer will check for the compliance of the schematic with the design rules. This is an important step in the design process, because errors in the schematic may affect the quality of your finished PCB.

Routing requirements in Altium Designer

Altium Designer includes built-in tools for managing routing requirements. These tools are useful when adding new components to a schematic or PCB. However, there are still some rules to adhere to when auto-routing. The first tool to use for routing requirements is a net class. Once configured, a net class will automatically route the components in an appropriate way.

A rule-driven design engine is also included in Altium Designer to ensure that the PCB layout complies with all signaling standards. The rules-driven design engine also checks the layout against various design requirements to ensure that it follows the design rules. As a result, Altium Designer ensures the quality of your design. In addition, successful PCB routing starts with the right stackup, which supports your impedance goals and trace density requirements. This step allows you to set specific impedance profiles for important nets, so that the signal is not lost during routing.

Steps in the process

Once you have created a schematic, you can export it in the form of a netlist or bill of materials in Altium Designer. These files are required for the fabrication of the PCB. They contain all of the necessary information for manufacturing the board, including a list of all of the required materials. In addition, these documents can be reviewed after each step.

Altium Designer also has a tool for schematic capture, which allows you to import schematic components into a PCB layout. The software will then generate a PcbDoc file and a blank printed circuit board document.