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Una parte importante di Progettazione di PCB è il Anello anulare PCB o anello anulare. Costituisce un elemento molto critico componente per ottenere connessioni elettriche efficaci, in particolare nei PCB multistrato con placcature fori passanti (PTH).
In questo articolo, ELEPCB esplorerà il significato del PCB anello anulare, come è correlato a via designe l'impatto del rapporto foro/anello anulare su Qualità dei PCB. Inoltre, si confronteranno i vias con gli anelli anulari e si risponderà alle domande più comuni su questo argomento.
Che cos'è un anello anulare per PCB?
Il area di rame che circonda un foro o una via è noto come anello anulare del PCB. Fornisce un'alimentazione elettrica e meccanico stabilità, preservando le connessioni tra gli strati. La distanza tra il bordo esterno del cuscinetto e il bordo del foro è la larghezza dell'anello anulare. Un eccellente collegamento elettrico tra Strati di PCB è reso possibile da un anello anulare ben progettato. Consentendo produzione difetti come rotture, anelli sottili o fori disallineati è benefico.
Formula tradizionale dell'area dell'anulus
Non affronta le sollecitazioni termomeccaniche nelle interconnessioni ad alta densità.
Il CTE del rame (16,8 ppm/℃) richiede un fattore di compensazione 𝐾 = 1,12 secondo la norma IPC-6012E. standardche ricalcola la larghezza minima dell'anello anulare come segue:
Come calcolare un anello anulare?
La formula per la "larghezza dell'anello anulare" è:
Assicurarsi che il foro di passaggio sia praticato al centro del tampone per determinare con precisione la larghezza dell'anello anulare e mantenere la rame di toccare il bordo del pad.
Importanza degli anelli anulari nei PCB
- Integrità elettrica: Un anello anulare adeguato fornisce connessioni elettriche coerenti tra gli strati.
- Il produttore di PCB può prendere perforazione disallineamento grazie alla tolleranza di fabbricazione.
- Resistenza meccanica: Assistere nell'assicurare vias ed evita problemi come cuscinetto sollevamento o rottura.
- Sicuro Saldatura: Offerte sicure saldatura per i vias e i conduttori dei componenti.
Rapporto anello anulare PCB
Uno dei punti più importanti da considerare nella progettazione dei circuiti stampati è l'individuazione del corretto rapporto tra fori e anelli anulari. Questo rapporto garantisce l'integrità meccanica ed elettrica del PCB.
Anello anulare Rapporto Formulare
Rapporto(%) = (dimensione anello anulare / dimensione cuscinetto anello anulare) × 100 %
Lo scopo è quello di assicurare che lo strato di rame tra la parete del foro e la piazzola sia sufficientemente spesso da evitare rotture o cortocircuiti a causa di deviazioni di perforazione. Ad esempio, se il diametro del foro è 0,3 mmLa larghezza dell'anello di rame deve essere almeno 0,1 mm e il rapporto foro/anello deve essere ≥ 33%.
Rapporto foro-anello piccolo
Quando il rapporto tra fori e anelli anulari è troppo piccolo, si possono verificare dei problemi:
- Connessioni deboli: Area di contatto elettrico più piccola.
- Difetti di fabbricazione: I fori disallineati possono penetrare nell'anello anulare.
- Più alto tasso di fallimento: Il guasto del PCB è altamente probabile a causa di sollecitazioni meccaniche o di termico in bicicletta.
Dimensioni dell'anello anulare consigliate
I vari produttori di PCB hanno tolleranze proprie, ma le raccomandazioni comuni sono:
- Anello anulare standard: Ha una dimensione minima di 0,1 mm (4 mils) per lato.
- PCB avanzati: Per essere affidabile, deve avere una dimensione minima di 0,15 mm (6 mils).
- Interconnessione ad alta densità (HDI) PCB: Può utilizzare micro vias con anelli anulari di soli 0,05 mm (2 mils).
Requisiti di progettazione e di processo
Larghezza minima dell'anello di rame: Tipicamente ≥ 0,05 mm (per il comune applicazioni) o ≥ 0,075 mm (alta frequenza/scenari ad alta affidabilità).
Controllo: Un software di progettazione come Altium consente di verificare il rapporto fori/anello mediante 'spessore' o 'rapporto'ad esempio, impostando un rapporto minimo di 20% per superare il test. DFM (Design for Manufacturing).
Via vs. anello anulare nella progettazione di PCB
Molti progettisti di circuiti stampati considerano i termini via e anello anulare come sinonimi, ma hanno funzioni diverse.
Una via è un foro passante placcato che consente ai segnali elettrici di passare da un punto all'altro. Strato PCB ad un altro. I vial non contengono componenti ma sono utilizzati come interconnessioni.
Il rapporto tra anelli anulari e vias
Un anello anulare è necessario per garantire una comunicazione sicura con i vias. L'anello circolare garantisce la conduttività tra gli strati di rame per ogni forma di via. Nei circuiti stampati si utilizzano tre tipi principali di vias:
Foro passante Via: Tutti Gli strati del PCB vengono perforati.
Via cieca: Questo metodo unisce un elemento esterno e interno strato senza passare per il PCB nel suo complesso.
Sepolto via: Collega solo gli strati all'interno.
Progettazione della via e considerazioni sull'anello anulare
- Gli anelli anulari più grandi migliorano l'affidabilità in ambienti ad alta vibrazione.
- I micro vias utilizzano anelli anulari più piccoli, ma richiedono tecniche di produzione precise.
- L'accuratezza del foro influisce sulla formazione dell'anello anulare, pertanto i progettisti devono considerare le tolleranze di produzione.
Migliori pratiche per la progettazione di anelli anulari per PCB
Fase 1:
Seguire le linee guida di produzione
Fase 2:
Assicuratevi che l'anello sia della misura giusta
Fase 3:
Considerare le tolleranze di foratura
Prima di completare il progetto, verificare sempre i parametri minimi dell'anello anulare indicati dal produttore.
Per le esecuzioni standard, con una larghezza dell'anello anulare di almeno 0,1 mm (4 mils) è d'obbligo.
Trapani per PCB consentono una tolleranza di ±0,05 mm tolleranzaPertanto, è necessario progettare anelli anulari leggermente più larghi per tenere conto del disallineamento.
Passo 4:
Utilizzate i cuscinetti a goccia per una maggiore resistenza
Passo 5:
Prevenire le eruzioni cutanee
Passo 6:
Ottimizzazione per applicazioni ad alta frequenza
I tamponi a goccia rafforzano gli anelli anulari, in particolare per progetti ad alta sollecitazione.
Il foro di perforazione non deve essere vicino al bordo del pad perché, in tal caso, l'anello può rompersi e causare un'interruzione del collegamento.
Per RF e PCB ad alta velocità, ridurre le dimensioni degli anelli anulari per minimizzare la capacità e l'induttanza parassite.
Caso di studio: Dalla tangenza alla catastrofe
L'effetto domino della tangenza
Quando la deviazione della trivella supera ±25μm (tolleranza IPC-7095D), la probabilità di rottura in 0,15 mm anelli anulari salta a 18.7%. Un caso di studio di una centralina automobilistica ha dimostrato che 63% dei guasti sul campo sono originati da microfratture indotte dalla tangenza in prossimità di BGA pastiglie.
Erosione chimica negli spazi anulari
I dati di Atotech per il 2023 rivelano che i mordenzanti acidi che fluiscono >2m/s aumentare la rugosità della parete laterale dello spazio anulare
da 120%con conseguenti vuoti di placcatura. Per i progetti di anelli anulari di dimensioni ridotte (<0,1 mm), è necessario ricorrere alla galvanotecnica a impulsi con Rame di 5μm di spessore per garantire l'affidabilità.
Esempio
L'algoritmo parametrico a goccia di Siemens EDA (brevetto US2024356721A1) riduce le microfessure di 64% quando il raggio di raccordo ≥0,3× larghezza della traccia. I dati di produzione di Fujitsu dimostrano che la perforazione ibrida laser/meccanica aumenta la resistenza della tenuta anulare di 22%, ottenendo 98.6% Affidabilità dei collegamenti in schede HDI a 20 strati.
Prevede che le vibrazioni a 200Hz induce 9.8MPa stress su 0,08 mm Anelli anulari - superando FR-4Il limite di fatica di un'azienda. Questo convalida la necessità di poliammide substrati di grado militare PCBs.
Conclusione
PCB anello anulare è un'importante caratteristica progettuale che ha un effetto diretto sulla producibilità, sulle prestazioni elettriche e sull'affidabilità di un PCB. Un anello anulare progettato correttamente fornisce un collegamento elettrico affidabile, consente la perforazione tolleranzaed evita i difetti di fabbricazione.
Durante la progettazione del PCB, tenere sempre presente il rapporto tra fori e anelli anulari, seguire le migliori pratiche e coordinarsi strettamente con il proprio fornitore. produttore per rendere i vostri anelli anulari conformi al settore. Quindi, contatto ELEPCB per il miglior design di annlar ring pcb!
Domande frequenti
A1: L'anello anulare minimo normalmente raccomandato dai produttori di PCB è di 0,1 mm (4 mils), ma i PCB ad alta affidabilità possono arrivare a 0,15 mm (6 mils) o più.
A2: Un anello anulare di piccole dimensioni aumenta il rischio di interruzioni, connessioni scadenti e assemblea difetti a causa del disallineamento della punta.
A3: Sì, i vias devono avere anelli anulari per garantire la connettività elettrica tra gli strati di un PCB.
A4: Sì, i tamponi a goccia sono utilizzati per rinforzare gli anelli anulari e migliorare la resistenza meccanica in condizioni di alta vibrazione.
A5: Le vias più grandi hanno bisogno di più anelli anulari per collegarsi correttamente, mentre le microvias utilizzano anelli anulari più piccoli perché la foratura laser è estremamente precisa.
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