Кольцевое кольцо
Возможности печатных плат
Кольцевое кольцо является важной частью проектирования печатных плат, поскольку оно обеспечивает надежное электрическое соединение между различными слоями через переходные отверстия. Его размеры и расположение напрямую влияют на целостность соединения и работоспособность всей платы. Неправильный дизайн кольцевого кольца может привести к потере сигнала, прерывистости соединения или даже шуму в чувствительных электронных компонентах. В этом блоге мы рассмотрим, что такое кольцевое кольцо в печатной плате, его важность, как измерить его размеры, а также некоторые важные советы по дизайну, чтобы обеспечить надежность печатной платы.
Что такое кольцевое кольцо печатной платы?
Кольцевое кольцо — это кольцеобразная медная площадка на печатной плате, окружающая просверленное отверстие. Отверстие используется для размещения выводов компонентов или проводов, а эти кольца обеспечивают надежное электрическое и механическое соединение при вставке и пайке выводов компонентов. Поэтому кольцевые кольца печатных плат должны быть изготовлены и спроектированы правильно, чтобы обеспечить надежную и стабильную электрическую производительность всей платы.
Как рассчитать размер кольцевого кольца
В идеальном случае просверленное отверстие должно быть центрировано внутри каждого кольцевого кольца, чтобы обеспечить хорошее электрическое соединение между переходным отверстием и слоями печатной платы. Правильную ширину этих колец можно рассчитать по следующей формуле:
Размер кольцевого кольца = (диаметр площадки – диаметр отверстия) / 2
Например, если диаметр медной площадки составляет 30 мил, а диаметр отверстия — 14 мил, то размер кольцевого кольца будет равен: (30 – 14)/ 2 = 8 мил.
Почему размер кольцевого кольца имеет значение?
Если кольцевое кольцо печатной платы слишком узкое, оно, вероятно, не обеспечит достаточную проводящую поверхность для обеспечения хорошего механического и электрического соединения. Это может привести к плохому или нестабильному соединению, особенно во время пайки или термоциклирования. В то же время, если кольцо слишком широкое, это также может создать проблемы. Слишком большое кольцевое кольцо займет больше места на плате, а это означает, что останется меньше места для других компонентов.
Таким образом, очень важно спроектировать кольца подходящего размера. Как правило, минимальная ширина кольца должна составлять 0,15 мм (6 мил), а размеры отверстий обычно варьируются от 0,2 мм до 6,3 мм.
Что такое капли?
Термин «капля» получил свое название из-за формы, похожей на каплю, как показано на рисунке ниже. Каплевидная площадка означает добавление дополнительного слоя меди в месте пересечения кольцевого кольца и дорожки печатной платы, чтобы усилить точку соединения. Этот добавленный материал помогает улучшить прочность конструкции, особенно при механических или термических нагрузках.
Во время сверления может произойти некоторое смещение сверла, которое может удалить слишком много меди из точки соединения между площадкой и дорожкой. В результате могут возникнуть слабые или разорванные электрические соединения. В процессе производства добавление каплевидной формы увеличивает допуск на смещение сверла, тем самым повышая производительность и сводя к минимуму вероятность дефектов.
Каплевидные накладки становятся все более важными по мере уменьшения ширины дорожек. Обычно они не нужны для дорожек шириной более 20 мил, но настоятельно рекомендуются для гибких печатных плат, где они помогают противостоять растрескиванию, вызванному вибрацией или изгибающими силами.
Распространенные проблемы с кольцевыми кольцами и способы их предотвращения
Если кольцевые кольца не были правильно спроектированы и изготовлены, могут возникнуть несколько проблем, которые могут повлиять на электрические характеристики платы. Ниже перечислены наиболее распространенные проблемы и способы их предотвращения:
Нормальный
Тангенциальность возникает, когда просверленное отверстие попадает на край контактной площадки из-за несовпадения или из-за того, что кольцевое кольцо слишком узкое для размера отверстия. Эта проблема может привести к электрическим сбоям и проблемам с надежностью. Тангенциальность можно избежать, центрируя отверстия и делая кольцевое кольцо значительно шире.
Нежелательный
Прорыв возникает, когда просверленное отверстие выходит за пределы кольцевого кольца и медной площадки, вырываясь из области площадки. Эта проблема обычно вызвана плохим выравниванием слоев в печатной плате, в результате чего отверстия оказываются в неправильных положениях на разных слоях. Чтобы минимизировать вероятность прорыва, кольцевое кольцо должно быть спроектировано с достаточной шириной, чтобы оно могло правильно окружать отверстие.
Касание
Со временем на этих кольцах могут появляться трещины или поломки, что называется разрывом. Эта проблема может быть вызвана различными причинами, такими как длительное использование, механическое воздействие или неблагоприятные условия окружающей среды. Чтобы избежать разрыва, эффективными методами являются использование прочных материалов и замена старых печатных плат.
Выход за пределы
Эта проблема связана с отрывом медной контактной площадки и кольцевого кольца от подложки печатной платы. Она может быть вызвана физическим напряжением, термоциклированием или плохим соединением материалов. Профилактические меры включают использование материалов с высокой адгезией, минимизацию воздействия тепла во время производства и создание более эффективной конструкции контактной площадки для лучшего распределения механических нагрузок.
Важные факторы, которые необходимо учитывать при проектировании кольцевых колец для печатных плат
При проектировании кольцевых колец для печатных плат необходимо учитывать несколько важных факторов. К ним относятся следующие:
- Ширина
Ширина кольцевого кольца является ключевым фактором, который необходимо учитывать при проектировании. Оно должно быть достаточно широким, чтобы обеспечить стабильное электрическое соединение, при этом соответствовало ограничениям конструкции печатной платы. Соблюдение отраслевых стандартов, таких как IPC-2221, поможет обеспечить соответствие минимальным требованиям к ширине. Кроме того, на этапе проектирования необходимо учитывать производственные допуски.
- Допуски
При изготовлении печатных плат неизбежны допуски в точности сверления и расположении отверстий. Таким образом, при проектировании кольцевого кольца необходимо учитывать эти допуски, чтобы даже в случае смещения оставалось достаточно меди вокруг отверстия для поддержания соединения. Большинство производителей печатных плат предоставляют информацию о допусках, которая может быть очень полезна при определении безопасных проектных запасов.
- Выравнивание контактной площадки и отверстия
Идеальное совпадение медной контактной площадки и просверленного отверстия имеет решающее значение. Несмотря на то, что ширина кольца рассчитана с высокой точностью, неточность при сверлении может привести к смещению отверстия от центра, в результате чего эффективная ширина кольцевого кольца уменьшится или даже прервет соединение. Чтобы значительно минимизировать этот риск, при проектировании следует сохранять достаточную ширину кольца, чтобы компенсировать неточность выравнивания, а проектировщики должны убедиться, что точность регистрации их производителя соответствует требованиям надежности их проекта.
Заключительные замечания
Кольцевые кольца имеют основополагающее значение для надежности печатных плат, служа важным соединением между переходными отверстиями и слоями платы. Успех заключается в балансе между противоречивыми требованиями: кольца должны быть достаточно широкими для надежных соединений, но при этом достаточно компактными, чтобы максимально использовать пространство платы, с достаточным запасом по допускам для производственных отклонений.
Следуйте отраслевым стандартам, таким как IPC-2221, понимайте возможности вашего производителя и при необходимости используйте такие функции, как каплевидные выступы.
Если вам нужна помощь экспертов в проектировании или производстве печатных плат, обращайтесь к нам — наша команда готова помочь вам обеспечить надежность и готовность ваших проектов к производству.
Свяжитесь с нами
Есть вопросы или запросы? Заполните форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.
