რა კავშირია PCB გაყვანილობას შორის, ხვრელის მეშვეობით და დენის გამტარუნარიანობას შორის?

ელექტრული კავშირი PCBA-ზე კომპონენტებს შორის მიიღწევა სპილენძის ფოლგის გაყვანილობისა და თითოეულ ფენაზე არსებული ხვრელების მეშვეობით.

ელექტრული კავშირი PCBA-ზე კომპონენტებს შორის მიიღწევა სპილენძის ფოლგის გაყვანილობისა და თითოეულ ფენაზე არსებული ხვრელების მეშვეობით.სხვადასხვა პროდუქტის, სხვადასხვა დენის ზომის სხვადასხვა მოდულის გამო, თითოეული ფუნქციის მისაღწევად, დიზაინერებმა უნდა იცოდნენ, შეუძლია თუ არა დაპროექტებულ გაყვანილობას და ხვრელს შესაბამისი დენის გადატანა, რათა მიაღწიოს პროდუქტის ფუნქციას, თავიდან აიცილოს პროდუქტი. დამწვრობისგან გადაჭარბებული დენის დროს.

აქ წარმოგიდგენთ FR4 სპილენძის დაფარულ ფირფიტაზე გაყვანილობისა და გამტარი ხვრელების მიმდინარე ტევადობის დიზაინს და გამოცდას და ტესტის შედეგებს.ტესტის შედეგებს შეუძლია შექმნას გარკვეული მითითება დიზაინერებისთვის სამომავლო დიზაინში, რაც PCB-ის დიზაინს უფრო გონივრულს გახდის და უფრო შეესაბამება მიმდინარე მოთხოვნებს.

ამ ეტაპზე, ბეჭდური მიკროსქემის დაფის (PCB) ძირითადი მასალა არის FR4-ის სპილენძის დაფარული ფირფიტა.სპილენძის კილიტა სპილენძის სისუფთავით არანაკლებ 99,8% ახორციელებს ელექტრულ კავშირს თვითმფრინავის თითოეულ კომპონენტს შორის, ხოლო გამტარი ხვრელი (VIA) ახორციელებს ელექტრულ კავშირს სპილენძის ფოლგას შორის იმავე სიგნალით სივრცეში.

მაგრამ თუ როგორ უნდა დაპროექტდეს სპილენძის ფოლგის სიგანე, როგორ განვსაზღვროთ VIA დიაფრაგმა, ჩვენ ყოველთვის ვგეგმავთ გამოცდილებით.

იმისათვის, რომ განლაგების დიზაინი უფრო გონივრული იყოს და დააკმაყოფილოს მოთხოვნები, შემოწმებულია სპილენძის ფოლგის მიმდინარე ტევადობა სხვადასხვა მავთულის დიამეტრით და ტესტის შედეგები გამოიყენება დიზაინის მითითებად.

მიმდინარე ტარების სიმძლავრეზე მოქმედი ფაქტორების ანალიზი

PCBA-ის ამჟამინდელი ზომა განსხვავდება პროდუქტის მოდულის ფუნქციის მიხედვით, ამიტომ ჩვენ უნდა განვიხილოთ, შეუძლია თუ არა გაყვანილობა, რომელიც მოქმედებს როგორც ხიდი, გაუძლოს დენს.ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ მიმდინარე ტარების სიმძლავრეს, არის:

სპილენძის კილიტა სისქე, მავთულის სიგანე, ტემპერატურის მატება, ხვრელის დიაფრაგმის მოპირკეთება.რეალურ დიზაინში ჩვენ ასევე უნდა გავითვალისწინოთ პროდუქტის გარემო, PCB წარმოების ტექნოლოგია, ფირფიტის ხარისხი და ა.შ.

1.სპილენძის ფოლგის სისქე

პროდუქტის შემუშავების დასაწყისში, PCB-ის სპილენძის ფოლგის სისქე განისაზღვრება პროდუქტის ღირებულებისა და პროდუქტზე არსებული მდგომარეობის მიხედვით.

ზოგადად, მაღალი დენის გარეშე პროდუქტებისთვის შეგიძლიათ აირჩიოთ სპილენძის ფოლგის ზედაპირული (შიდა) ფენა დაახლოებით 17,5 μm სისქით:

თუ პროდუქტს აქვს მაღალი დენის ნაწილი, ფირფიტის ზომა საკმარისია, შეგიძლიათ აირჩიოთ სპილენძის ფოლგის დაახლოებით 35μm სისქის ზედაპირული (შიდა) ფენა;

თუ პროდუქტში სიგნალების უმეტესობა მაღალი დენია, უნდა შეირჩეს სპილენძის ფოლგის შიდა ფენა დაახლოებით 70 μm სისქით.

ორზე მეტი ფენის მქონე PCB-სთვის, თუ ზედაპირი და შიდა სპილენძის კილიტა იყენებს ერთსა და იმავე სისქეს და მავთულის ერთსა და იმავე დიამეტრს, ზედაპირული ფენის დენის გამტარუნარიანობა უფრო დიდია, ვიდრე შიდა ფენისა.

მაგალითად, მიიღეთ 35 μm სპილენძის ფოლგა PCB-ს როგორც შიდა, ასევე გარე ფენებისთვის: შიდა წრე ლამინირებულია აკრიფის შემდეგ, ამიტომ შიდა სპილენძის ფოლგის სისქე არის 35 μm.

გარე წრედის ამოღების შემდეგ აუცილებელია ხვრელების გაბურღვა.იმის გამო, რომ ბურღვის შემდეგ ხვრელებს არ აქვთ ელექტრული კავშირის შესრულება, აუცილებელია სპილენძის უელექტრო მოოქროვება, რაც წარმოადგენს მთლიანი ფირფიტის სპილენძის დაფარვის პროცესს, ამიტომ ზედაპირის სპილენძის კილიტა დაფარული იქნება სპილენძის გარკვეული სისქით, ზოგადად 25μm-დან 35μm-მდე. ასე რომ, გარე სპილენძის ფოლგის რეალური სისქე არის დაახლოებით 52.5μm-დან 70μm-მდე.

სპილენძის ფოლგის ერთგვაროვნება განსხვავდება სპილენძის ფირფიტების მომწოდებლების სიმძლავრის მიხედვით, მაგრამ განსხვავება არ არის მნიშვნელოვანი, ამიტომ შეიძლება იგნორირებული იყოს გავლენა მიმდინარე დატვირთვაზე.

2.მავთულის ხაზი

სპილენძის ფოლგის სისქის შერჩევის შემდეგ, ხაზის სიგანე ხდება მიმდინარე ტარების სიმძლავრის გადამწყვეტი ქარხანა.

არსებობს გარკვეული გადახრა ხაზის სიგანის დაპროექტებულ მნიშვნელობასა და ფაქტობრივ მნიშვნელობას შორის ჭურვის შემდეგ.ზოგადად, დასაშვები გადახრა არის +10μm/-60μm.იმის გამო, რომ გაყვანილობა ამოტვიფრულია, გაყვანილობის კუთხეში იქნება თხევადი ნარჩენები, ამიტომ გაყვანილობის კუთხე ჩვეულებრივ გახდება ყველაზე სუსტი ადგილი.

ამგვარად, კუთხით ხაზის მიმდინარე დატვირთვის მნიშვნელობის გაანგარიშებისას, სწორ ხაზზე გაზომილი მიმდინარე დატვირთვის მნიშვნელობა უნდა გამრავლდეს (W-0,06) /W (W არის ხაზის სიგანე, ერთეული არის მმ).

3.ტემპერატურის მატება

როდესაც ტემპერატურა იწევს სუბსტრატის TG ტემპერატურაზე ან უფრო მაღალია, ამან შეიძლება გამოიწვიოს სუბსტრატის დეფორმაცია, როგორიცაა დეფორმაცია და ბუშტუკება, ისე, რომ იმოქმედოს შემაკავშირებელ ძალაზე სპილენძის ფოლგასა და სუბსტრატს შორის.სუბსტრატის დეფორმაციამ შეიძლება გამოიწვიოს მოტეხილობა.

მას შემდეგ, რაც PCB გაყვანილობა გაივლის გარდამავალ დიდ დენს, სპილენძის ფოლგის გაყვანილობის ყველაზე სუსტი ადგილი ვერ ათბობს გარემოს მცირე ხნით, ადიაბატური სისტემის მიახლოებით, ტემპერატურა მკვეთრად იზრდება, აღწევს სპილენძის დნობის წერტილს და სპილენძის მავთული იწვება. .

4.ხვრელის დიაფრაგმის დაფარვა

ხვრელების მეშვეობით ელექტრული გადახურვამ შეიძლება გააცნობიეროს ელექტრული კავშირი სხვადასხვა ფენებს შორის ხვრელის კედელზე სპილენძის დაფარვით.ვინაიდან ეს არის სპილენძის მოპირკეთება მთელი ფირფიტისთვის, ხვრელის კედლის სპილენძის სისქე იგივეა თითოეული დიაფრაგმის ნახვრეტებისთვის.სხვადასხვა ფორების ზომის ხვრელების დენის გამტარუნარიანობა დამოკიდებულია სპილენძის კედლის პერიმეტრზე.