Tartalomjegyzék
A precíz és megbízható nyomtatott áramköri lapok tervezése során alapvető fontosságú a megfelelő elektromos és mechanikai teljesítmény biztosítása. A PCB teardropot elsősorban a mechanikusan igénybevett területeken használják a réz szilárdságának fokozására.
Amikor azonban PCB-k tervezése, gyakran vita van arról, hogy a könnycseppeket is bele kell-e foglalni. Egyesek ragaszkodnak ahhoz, hogy a megbízhatóság javítása érdekében az egész táblán hozzá kell adni őket, míg mások ellenzik ezt, azzal érvelve, hogy a könnycseppek hozzáadása a nagyfrekvenciás táblák veszélyezteti a jelintegritást. Szóval, valóban elengedhetetlenek a könnycseppek a nyomtatott áramköri lapok tervezésénél? Ez a cikk mélyreható elemzést nyújt.
Mi az a PCB Teardrop?
A PCB teardrop egy kis csepp extra réz, amelyet ott adnak hozzá, ahol egy vékony nyomvonal találkozik egy paddal. A nyomtatott áramkörön a nyomvonal és a pad közötti átmenetnek is nevezhető.
PCB könnycseppek megerősíti a kapcsolatot, javítja a forrasztás megbízhatóságát, és csökkenti a feszültségkoncentrációt a kritikus pontokon. A mechanikai támogatás mellett a könnycsepp növeli a NYÁK-összeköttetések elektromos megbízhatóságát azáltal, hogy enyhíti az impedancia diszkontinuitásokat és kisimítja az átmenetet a következők között. nyomok és betétek.
A könnycseppek általában oválisak vagy kör alakúak, néha “hóember” alakúak, két lekerekített párnával, amelyeket keskeny nyom köt össze. A könnycsepp alakja szerint több típusra osztható. Ezek a következők:
- Filézés vagy egyenes könnycsepp: A nyomvonal egyszerűen egyenes vonalúan, közvetlenül a padba torkollik.
- Hóember könnycsepp: Ennél a típusnál egy másik kis padot helyeznek el a nyomvonal és a fő pad metszéspontjában.
- Radial Teardrop: Ez egy sima, íves alakú párna, amely folyamatos átmenetet biztosít az ív és a párna között.
- Tangenciális könnycsepp: A nyomvonal-párna csomópont egyetlen oldalán használható a többi oldal módosítása nélkül.
A PCB Teardrops funkciói
A Teardrops a következő funkciókat biztosítja a NYÁK-tervezésben:
Növeli a forrasztási szilárdságot
A könnycseppek extra támasztékot és kapcsolatot biztosítanak a forrasztáshoz, ami javítja a forraszanyag stabilitását és megbízhatóságát, megakadályozza a forrasztási kötések a törésből. A csatlakozók területén egy tipikus 3 mm²-es betétre egy könnycsepp alakú bevonat felhordása a következőkre képes a szakítószilárdság növelése 40%-ről 60%-re.
Az áramköri lap szerkezetének védelme
A PCB könnycseppek segítenek megerősíteni a nyomvonalak és a pads, vagy a nyomvonalak és a nyomvonalak közötti csatlakozási pontokat. lyukakon keresztül. Csökkenti a szétkapcsolódás kockázatát jelentős külső erő vagy mechanikai igénybevétel esetén. Ez a hozzáadott szilárdság biztosítja a NYÁK általános szerkezeti integritását. A könnycseppek hozzájárulnak az áramköri kártya kialakításának vizuális rendezettségéhez és esztétikai vonzerejéhez is.
Stressz csökkentése Koncentráció
A PCB könnycseppek úgy működnek, mint kis pufferek a forrasztási kötések körül. A feszültség az éles sarkon koncentrálódik, természetesen a pads és a nyomvonalak geometriájának megváltozása miatt. A könnycsepp alakja szétteríti a feszültséget, így a kötés erősebbé válik, és kisebb valószínűséggel reped meg vagy kopik el idővel.
Kompenzálja az elhajlást
A NYÁK-ban lévő könnycsepp megoldja a lyukak és a rétegek eltolódásának problémáját, amely akkor fordulhat elő, ha fúrt lyukak eltérnek a megfelelő sávok vagy padok kívánt pozíciójától. A könnycseppek hozzáadásával a párnák vagy nyomvonalak a fúrt lyukak felé kúposodnak. Ez növeli a fúrófej leszállófelületének méretét. Ezen kívül a könnycsepp alak némi toleranciát biztosít azokban az esetekben, amikor a különböző rétegeken lévő nyomvonalak összekapcsolására átvezetőket vagy párnákat használnak.
Mikor használja a PCB könnycseppeket
Ilyen helyzetekben a PCB-ben lévő könnycseppek használata ajánlott:
Mechanikai igénybevételi területek
Olyan termékek, mint az autóipari elektronika, ipari vezérlők és csatlakozók gyakori ki- és bedugaszolásnak vannak kitéve, állandóan ki vannak téve rezgésnek, ütésnek vagy ismételt behelyezésnek és eltávolításnak. A nyomvonal és a pad közötti kapcsolódási pont egy ‘gyenge pont’, ahol a feszültség koncentrálódik. A használat közbeni törés megelőzése érdekében ajánlott lekerekített vagy hóember alakú könnycseppeket használni, amelyek hatékonyan eloszlatják a feszültséget.
Nagyfrekvenciás/nagysebességű jelforgatókönyvek
Nagyfrekvenciás, nagysebességű áramkörök, mint pl. 5G kommunikációs modulok és nagysebességű memória interfészek rendkívül magas követelményeket támasztanak a jelintegritással szemben. A könnycseppeket nem szabad meggondolatlanul hozzáadni; helyette a sima, ívelt könnycseppeket kell előnyben részesíteni. Ezenkívül az impedanciaillesztést szimulációval kell ellenőrizni a könnycseppek által okozott jeltorzulás elkerülése érdekében.
Nagy sűrűségű PCB-k (HDI)
A könnycseppeket a következőkben is használják nagy sűrűségű PCB, különösen a finom osztású alkatrészek, BGA fanout, microvias stb. terén. Itt az igazítási tűrés kritikus. Nagy sűrűségű lapoknál, mint például okostelefonoknál alaplapok és hordozható eszközök esetében ajánlott, hogy csak a kritikus pads és átvezetéseknél adjunk hozzá.
Gyenge gyártási tolerancia
Az olcsó fogyasztói elektronika esetében, ha a PCB gyártójának a folyamat képességei korlátozottak (pl. alacsonyabb fúrási pontosság), növelje megfelelően a könnycseppek lefedettségi területét, hogy a tervezéssel kompenzálja a folyamat hiányosságait, és ezáltal javítsa a tömegtermelés hozamát.
| Forgatókönyv típusa | Ajánlott stratégia | Tipikus példák |
| Nagyfrekvenciás / nagy sebességű jelek | Sima, fokozatosan kúposodó könnycseppek előnyben részesítése, és az impedanciaillesztés ellenőrzése szimulációval | 5G kommunikációs modulok, nagysebességű memória interfészek |
| Nagy mechanikai igénybevételnek kitett környezetek | Könnycseppek hozzáadásának kikényszerítése; a kerek vagy “hóember” alakú szerkezetek előnyben részesítése. | Autóelektronika, ipari vezérlők |
| Nagy sűrűségű PCB | Csak a kritikus pads/vias-okon adjon hozzá könnycseppeket a túlzott útválasztási helyhasználat elkerülése érdekében. | Okostelefon alaplapok, viselhető eszközök |
| Tömegtermelés optimalizálási igényei | A könnycsepp méretének beállítása a NYÁK gyártó képességei alapján (pl. a lefedett terület növelése, ha a fúrási pontosság alacsonyabb). | Alacsony költségű fogyasztói elektronika |
Mikor nem szükséges a Teardrop
Impedancia-érzékeny terület
A NYÁK könnycseppeket óvatosan kell használni a nagyfrekvenciás áramkörökben, ahol az impedancia folytonossága kritikus. Ilyen eszközök például az antennák és a radarmodulok; a PCB teardrops alkalmazása előtt impedanciaellenőrzést kell végezni. Ha a könnycsepp alakú átvezetések impedancia-eltérést okoznak, közvetlenül befolyásolják a termék teljesítményét; ilyen esetekben jobb, ha egyáltalán nem használjuk őket.
Ultra-nagy sűrűségű táblák
Az olyan termékek esetében, mint a mikroérzékelők és a rendkívül kompakt mobiltelefon-alaplapok, ahol az útválasztási sűrűség már így is a maximumon van, a könnycseppek még jobban összenyomják az útválasztási teret, ami útválasztási nehézségekhez vagy akár rövidzárlatok kockázatához vezethet. Nem alkalmasak a sűrű 0,4 mm-es BGA-bontási régiókban sem, ahol az útválasztási hely korlátozott.
Alacsony bonyolultságú áramkörök
Egyszerű vezérlőlapok, szabványos fogyasztói elektronika és hasonló termékek esetében, ahol a mechanikai szilárdságra és jelintegritás viszonylag alacsonyak, a könnycseppek hozzáadásának előnyei korlátozottak, miközben növelhetik a tervezési időt. A folyamat racionalizálása és a hatékonyság növelése érdekében a könnycseppek kialakítása teljesen elhagyható.
A könnycseppek figyelembevétele a PCB tervezésben
Bár a PCB könnycseppek egyértelmű előnyöket nyújtanak a gyárthatóság és a mechanikai robusztusság terén, alkalmazásukat a tervezési követelmények, az elektromos teljesítmény és a gyártási korlátok alapján gondosan meg kell fontolni.
Kulcsparaméterek
- Könnycsepp szélesség: Tipikusan 1,5-2-szeres a nyomvonal szélessége (pl. egy 10 milliméteres nyomvonal esetében a könnycsepp szélessége 15-20 milliméter); a minimális szélesség nem lehet kisebb, mint 8 mils a gyárthatóság biztosítása érdekében.
- Könnycsepp hosszúságú: Kiterjeszti a 10-30 mils a pad szélétől; via könnycseppek esetén a könnycseppnek le kell fednie a via széle és a nyomvonal közötti átmeneti területet.
- Sarkok sugara: Görbe átmenetek használata esetén a sugárnak a következőnek kell lennie ≥5 mil az éles sarkok okozta feszültségkoncentráció elkerülése érdekében.
- A pontos megbízhatósági követelményeket támasztó alkalmazások az IPC 3. osztályának megfelelő teardropokat alkalmaznak.
- A oldalon. BGA 0,5 mm-es osztással, mikro könnycseppeket használnak ≤0,05 mm-es kiterjedéssel.
DFM-központú teardrop tervezési szabályok
- Forrasztási maszk hídvédelem: Győződjön meg róla, hogy a könnycsepp széle és a nyílás között legalább 0,1 mm távolság van. forrasztási maszk. Ez megakadályozza, hogy a forrasztási maszk elvékonyodjon vagy megtörjön, miközben szigetelést biztosít és megakadályozza a rövidzárlatokat.
- Fúrási kompenzáció: A könnycsepp főtengelye mentén további 0,05 mm-es peremet tartalékoljon. Ez lehetővé teszi a fúró elhajlásának rögzítését, és szilárdabb via- vagy pad-csatlakozást biztosít.
- Metszési kompenzáció: Növelje a nyomvonalak szélességét a könnycseppes régióban körülbelül 5 μm-rel. Ez figyelembe veszi a réz eltávolítását a maratás a tervezett végső kialakítás fenntartása érdekében.
A könnycseppek alkalmazása a PCB-kben
Autóipar Motorvezérlő egység (ECU)
Menet közben az ECU nyomtatott áramköri lapja különböző rezgéseknek, mechanikai igénybevételnek és hőmérséklet-változásoknak van kitéve. Ezek a tényezők a feszültség miatt repedéseket okozhatnak a nyomvonalakon. Ezért a könnycseppes párnákat a nyomvonal-viaszok és a pad-viaszok találkozásához adják hozzá. Ennek eredményeként csökken a feszültség, ami megakadályozza a nyomvonalak törését.
Szórakoztató elektronika
A szorosan csomagolt PCB-k esetében, amelyeket fogyasztói elektronika, a könnycsepp segít javítani a sínek és a betétek közötti kapcsolat szilárdságát.
- Példák: Okostelefonok, laptopok, táblagépek, Airpods, okosórák, digitális fényképezőgépek, háztartási készülékek stb.
Flex PCB az orvosi viselhető
Orvosi a viselhető eszközök, például a pulzusmérő, a glükózérzékelők stb. folyamatosan ki vannak téve a testmozgásnak. Ez az eszközök hajlító mozgásához vezet, ami repedésekhez vezet a sávok és az átvezetők csomópontjainál. Ebben az esetben a könnycseppet a feszültségkoncentráció csökkentésére és a párnák és az átvezetők közötti sima átmenet javítására használják.
Következtetések
Általánosságban elmondható, hogy a PCB könnycseppek egyszerű és mégis hatékony tervezési fejlesztés, amely megfelelő alkalmazás esetén növeli a PCB-tervek megbízhatóságát és gyárthatóságát.
A könnycsepp elhelyezésére a tervezés és az alkalmazások igényei szerint különböző megvalósításokat alkalmaznak. A teardropot széles körben használják a fogyasztói elektronikában, az orvosi viselhető eszközökben, a különböző járművek motorvezérlő egységeiben és az ipari berendezésekben.
A modern NYÁK-tervezés a szigorú ellenőrzés korába lépett, és a teardrop technológia alkalmazása megköveteli a “használd vagy ne használd” mentalitás elhagyását. Célszerű intelligens EDA-eszközöket alkalmazni a lapszintű megbízhatósági tesztadatokkal, hogy az empirikus adatbázist megvalósítható tervezési korlátozásokká alakítsuk át, és ezáltal elérjük a mechanikai megbízhatóság és az elektromos teljesítmény közötti optimális egyensúlyt.
GYIK
A1:
Bár a könnycsepp plusz dizájnelemet jelent, csökkenti a teljes gyártási költséget. Mivel a hibaarányok csökkentése révén erősíti a nyomvonalak és a padok közötti kapcsolatot, javítja a megbízhatóságot. Ennek eredményeként csökkennek a gyártási problémák és az utómunka.
Hungarian 
English 
Italian