Volledige PCB via maatrichtlijn

Introductie

Als het aankomt op uw PCB via grootteselectie, wilt u de juiste PCB via grootte kiezen voor optimale elektrische prestaties, effectief thermisch beheer en voor een goede structurele integriteit. Deze gids zal dieper ingaan op PCB via groottenormen, typen, aspectverhoudingen en belangrijke ontwerprichtlijnen om u te helpen uw PCB te verbeteren.

Wat is een PCB Via?

Een PCB-via, ofwel verticale interconnectie, is een heel klein, met koper bekleed gaatje dat dwars door een printplaat loopt. Signalen passeren tussen verschillende lagen van de printplaat ; via deze via's verbinden ze de verschillende lagen met elkaar. De printplaat is afhankelijk van deze verbindingen om goed te functioneren. Er bestaan ​​veel soorten via's. Mechanisch geboorde doorgaande via's worden gebruikt. Maar in plaats van lasers worden blinde via's gemaakt, die slechts bepaalde lagen met elkaar verbinden. Het doel van elk type via is specifiek tijdens het PCB-ontwerp. Elektrische verbindingen moeten sterk blijven, anders werkt de printplaat niet correct.

Standaard Via-maten

De meeste printplaten hebben een standaard via-grootte van ongeveer 10 mils. Na het galvaniseren is deze grootte gekrompen tot 7 mils. De via-grootte is echter niet vast. Deze is afhankelijk van de dikte van de printplaat en de aspectverhouding. Micro-vias, met een hoogte van ongeveer 4 mils, zijn doorgaans kleiner dan gewone vias. Deze kunnen vervolgens met een laser of mechanisch worden geboord. Een specifieke vereiste voor lasergeboorde vias is een minimale afstand van 3 mils tussen de lagen.

PCB via typen

• Via's met doorlopende gaten

Dit is het meest voorkomende type in PCB-ontwerp. Het is een gat dat volledig door de printplaat loopt. Het verbindt alle lagen met elkaar. Het wordt vaak gebruikt voor verbindingen met een hoge stroomsterkte . De printplaat wordt duurzamer door de extra stevigheid die door middel van doorvoergaten wordt geboden.

• Blinde via's

Het verbindt de buitenste, zichtbare laag met een of meer sublagen van de printplaat. Het gaat niet volledig door de printplaat heen. Blinde via's kunnen van pas komen bij ontwerpen met een hoge dichtheid en beperkte ruimte. Ze maken laagverbindingen mogelijk zonder een volledig doorlopende opening. Dit is nuttig omdat het waardevolle ruimte op de printplaat bespaart. Bovendien helpt het om componenten compacter te plaatsen. Bij kleine , complexe printplaten zijn blinde via's noodzakelijk.

• Begraven Vias

Een via verbindt twee of meer binnenste lagen van een printplaat met elkaar. Het raakt de buitenste laag helemaal niet. Meerdere via's per of op een niveau, meestal één via-niveau vanwege de afmetingen en de ondoorzichtigheid, is een goede optie als een ontwerp met een hoge dichtheid nodig is. Je hebt niet veel ruimte nodig om veel verbindingen te maken. Verborgen via's besparen ruimte op je printplaat. Ze stellen je in staat om meer verbindingen te maken zonder grotere printplaten te hoeven gebruiken.

• Gestapelde Vias

Bovenop elkaar geboord. In PCB's met hoge dichtheid is dit type via erg handig. Veel verbindingen passen in één kleine ruimte. Ruimte wordt bespaard op uw bord door gestapelde via's. Hiermee kunt u meer verbindingen toevoegen zonder dat de grootte van het bord toeneemt.

• Wankelde Vias

Het verbindt de lagen van een printplaat. Ze raken elkaar niet direct aan. Ze komen vaak voor in interconnecties met een hoge dichtheid en in meerlaagse ontwerpen. Geoptimaliseerde routing is mogelijk door gebruik te maken van verspringende via's om signaalinterferentie te elimineren. Bij hoge frequenties verlagen ze de impedantie. Dat betekent minder ontwerpwerk en er is geen kopervulling in de via 's nodig bij verspringende via's.

• Via's overslaan

Het zijn een soort blinde via's. Pads zijn verbonden met een andere laag. Ze worden vaak gebruikt in printplaten met hoge interconnectiedichtheid (HDI). Ze verbinden ook beide zijden van een spoor. Dit vermindert de tijd die nodig is voor handmatig routeren. Ze elimineren verborgen via's tussen lagen. Bovendien lossen ze ook de betrouwbaarheidsproblemen op die kunnen ontstaan ​​bij gestapelde blinde, verborgen via's.

• Microvia's

Een heel klein gaatje in een printplaat. Meestal is het kleiner dan 6 mils. Dit is het perfecte type via voor ontwerpen met een hoge dichtheid. Er passen veel componenten in, zelfs in een beperkte ruimte. Ook hoogfrequente toepassingen lenen zich goed voor microvias. Ze zorgen ervoor dat signalen sterk en helder blijven. Bovendien verbetert het gebruik van microvias de algehele signaalkwaliteit. Dit maakt betere prestaties mogelijk in kleine componenten.

• Via's in Pad

Dit was een gat onder de soldeerpad van het component. De reden hiervoor is dat dit type via zeer geschikt is voor printplaten met een hoge dichtheid. Waar elke bit telt, bespaart het ruimte. Er wordt een directe verbinding met de printplaat gerealiseerd via de via-in-pad. Dit verkort de lengte van de printsporen en verbetert daardoor de signaalkwaliteit. Bovendien verlaagt het de kans op soldeerbruggen . Het geleidende materiaal wordt tijdens de printplaatmontage aangebracht.

• Via Tenten

Dit is een situatie waarbij een via wordt geplateerd. Het soldeermasker vormt een beschermende laag rond dit kleine gaatje. Tenting beschermt de via tegen vocht, stof en chemicaliën. Deze kunnen corrosie en kortsluiting veroorzaken. Geplateerde doorvoergaten maken het mogelijk dat elektrische signalen tussen de lagen worden doorgegeven. Betrouwbare en hoogwaardige printplaten zijn afhankelijk van tenting. Dit geldt met name voor high density interconnect (HDI) en flexibele ontwerpen. Het voorkomt ook dat soldeer weglekt van de soldeerpunten.

Beeldverhoudingen voor Via's

Dit heeft te maken met het aanbrengen van koper in via's. Het is een maatstaf voor hoe goed een via met koper gevuld kan worden. De aspectverhouding (AR) is de verhouding tussen de dikte van de printplaat en de diameter van het gat. De betrouwbaarheid van je printplaat is cruciaal en een goede AR is daarvoor essentieel. Voor microvia's is de ideale AR 0.75:1. Dat betekent dat het gat veel kleiner moet zijn dan de dikte van de printplaat. Voor doorsteekvia's is de ideale AR 10:1. Dit werkt prima voor het aanbrengen van koper. Je kunt ook een AR kiezen die groter is dan 10:1, maar dat verhoogt de ontwerpkosten en de complexiteit. Het kan zelfs betrouwbaarheidsproblemen veroorzaken.

PCB Via Type versus Grootte

PCB Via-maatvereisten

Via's zijn belangrijk bij het ontwerpen van een PCB. Hoe u ontwerpt en waar u ze plaatst, is van belang. Soms kan een slechte via van invloed zijn op hoe goed een board werkt.

Via Aspect Ratio Calculator

Als gevolg hiervan is PCB-ontwerp alleen zo goed als de via-aspectverhouding. Het vergelijkt de diepte van een via met de breedte ervan. De verhouding beïnvloedt hoe stroom door de via wordt geleid. Er is minder platingtijd nodig voor een hoge aspectverhouding. Dit creëert een dikkere laag. Een dunne laag kan het resultaat zijn van een lage aspectverhouding. Het kan de elektriciteit die het kan geleiden verlagen.

Standaard Via-maten in Mils

Zeer kleine metingen worden beschreven in mils, een eenheid. Hoe dik uw PCB is, bepaalt deze maten. En ze zijn afhankelijk van wat de PCB-fabrikant kan doen. Bij via-maten hebben verschillende fabrikanten verschillende limieten. Omdat het zo belangrijk is, is het kiezen van de juiste maat erg belangrijk. En het heeft invloed op hoeveel het bord kost. Het kan ook van invloed zijn op hoe betrouwbaar uw bord is als u een slecht formaat kiest. Via's die te klein zijn, kunnen niet werken.

PCB-ringringcalculator

De koperen ring rond een via wordt de annulaire ring genoemd . De grootte ervan is erg belangrijk. Als de via zwak is, is een kleine ring voldoende. Dit verbreekt echter de verbinding van het koperen pad. Goede geleidbaarheid kan leiden tot slechte geleidbaarheid. Onbeschermde signalen kunnen hierdoor de betrouwbaarheid van uw printplaat aantasten. Een grote annulaire ring is daarentegen duurder. Het kan ook de dichtheid van de printplaat verminderen.

Via Plating Dikte

Een dikkere plating kan een manier zijn om de geleidbaarheid te verbeteren. Het kan echter ook de kosten verhogen. Kan het bord ook dikker maken, en plus. Een dunnere plating kost minder. Het kan ook uw bord lichter maken. Maar wees voorzichtig. Want dit kan de geleidbaarheid en betrouwbaarheid van de via beïnvloeden.

Stub in PCB-layout

Dit is een kort stukje printspoor dat is verbonden met een via. Dit kan problemen veroorzaken op uw printplaat. Signaalreflectie kan optreden via stubs. Dit kan echter de signaalkwaliteit negatief beïnvloeden. Houd stubs daarom kort. Hoe korter, hoe beter. Het vermindert interferentie. Controleer ook de impedantie van de stub. Deze moet overeenkomen met de impedantie van het printspoor. Voor een goede signaalintegriteit is een overeenkomende impedantie essentieel.

Richtlijnen en overwegingen voor PCB via grootteselectie

Via typen

Wanneer u met via-typen werkt, moet u onthouden aan welk project u werkt. Voor verschillende projecten zijn verschillende via's nodig. Grotere gaten werken goed als u slechts één laag hebt. U hebt flexibiliteit zonder opvulling of extra technologie. Er kan meer stroom door grotere via's worden geduwd. En het zorgt ook voor een betere warmteafvoer.

Via Afmetingen

Hoe groot uw vias kunnen zijn, wordt bepaald door de dikte. Dit wordt de aspect ratio genoemd. Uw vias werken goed op een juiste aspect ratio. Hoe groter het bord, hoe groter de vias-vereiste. Er kan meer stroom door grotere vias worden geleid. Kleinere vias zijn voldoende zolang het bord dun is. Kleine vias zijn kleiner en nemen minder ruimte in beslag. Zorg er altijd voor dat de via-grootte overeenkomt met de dikte van het bord.

Via Toleranties

Dit is het bereik waarin gatgroottes acceptabel zijn. U moet specifiek zijn over hoe deze tolerantie wordt bepaald. Dit verzekert dat de gaten goed passen. De meeste PCB-leveranciers hebben hun eigen normen.

Het selecteren van geschikte technologieën

Bepaal welke technologie u nodig hebt. Heeft u blinde of begraven via's nodig? Zorg er dan voor dat u met uw PCB-leverancier praat. Zij kunnen u helpen bij het ontwikkelen van de juiste stack-up voor uw ontwerp. Zorg er altijd voor dat elke vereiste altijd duidelijk wordt gecommuniceerd. Dit zal resulteren in een beter eindproduct.

Specificaties voor ringvormige ringen

Dit is belangrijk voor printplaten van klasse 2 en klasse 3. De ringbreedte moet minimaal 2 mils zijn voor microvias of lasergeboorde vias. Voor mechanisch geboorde vias moet deze minimaal 4 mils zijn. Maar onthoud dat de ringbreedte wordt gemeten in CAM-software . De grootte van het geboorde gat wordt hierbij in aanmerking genomen.

PCB IPC-classificaties

Klasse 2, ook Klasse 3 borden hebben andere normen. Klasse 2 borden zijn wat wordt aanbevolen voor alledaagse elektronica. Laptops en smartphones hebben ze. En ze kunnen een aantal kleine gebreken hebben. En hierdoor zijn ze gemakkelijker te inspecteren en sneller te maken. Apparaten met een hoge betrouwbaarheid vallen in klasse 3 borden. Militaire uitrusting en pacemakers worden gebruikt. Deze borden zijn erg streng en betrouwbaar. Inspecties zijn meer en ze zijn duurder. Producten die keer op keer net zo goed moeten werken als de vorige keer, zijn het meest geschikt voor klasse 3 borden.

uitrusting Specificaties

Houd bij het maken van de grootte van via's op uw PCB-ontwerp rekening met de capaciteit van de fabrikant. Bij het kopen van PCB's is het belangrijk om te kiezen voor de leverancier die de nieuwste technologie heeft. Zo weet u zeker dat ze uw specifieke via-groottevereisten kunnen gebruiken. Veel fabrikanten hebben anders misschien geen geschikte apparatuur. Of ze moeten het werk uitbesteden aan iemand anders.

PCB-dichtheid

Een printplaat met een hoge dichtheid heeft 65 tot 120 verbindingen per vierkante inch. Let ook op de gatendichtheid. Een dubbelzijdige printplaat met ongeveer 600 gaten per vierkante decimeter is heel gebruikelijk. De stroomdichtheid is ook belangrijk. Let op de afstand tussen de koperen sporen. Plaats de sporen op gelijke afstanden van hun breedte. Dit voorkomt zowel signaalproblemen als oververhitting. Het is beter als componenten van hetzelfde type dicht bij elkaar geplaatst worden.

Via vultechnieken en platingopties

Defecten in uw PCB worden veroorzaakt door ingesloten stoffen. Geleidende en niet-geleidende epoxypasta kan in via's worden gedaan. Speciale galvaniseerchemie wordt gebruikt voor blinde via's en via in-pads. Als u echter warmte over het bord wilt verplaatsen, kies dan voor een geleidende vulling. Zorg ervoor dat via's zijn afgedicht of bedekt met afgedekte plating. Het resultaat is dat tijdens de productie begraven via plating-problemen worden voorkomen. U kunt deze problemen voorkomen door de via's eerst met hars te vullen. Als u een via in pad hebt, moet u deze plateren.

Componentenvrijheid

Het is de ruimte rond de via. Er moet genoeg ruimte zijn voor alle PCB-componenten. De via kan het component belemmeren als de speling te klein is. Montage of zelfs bediening kan een probleem zijn. Wij raden aan dat de minimale speling ten minste 0.1 mm moet zijn. Dat is een goede regel. Dit helpt om uw componenten correct te plaatsen.

Soldeer masker

Het is belangrijk om de openingen voor het soldeermasker correct te maken. De contactvlakken van uw componenten moeten iets kleiner zijn dan deze openingen. Dit voorkomt dat soldeerpasta in de nabijgelegen contactvlakken terechtkomt. We vinden het ook nuttig om de via's af te dekken met soldeermasker (tenting). Dit beschermt de via's tegen beschadiging en voorkomt dat soldeer erin lekt, wat kortsluiting kan veroorzaken. Dek echter geen via's af met een contactvlakdiameter groter dan 12 mils, omdat dit soldeerholtes en mogelijke betrouwbaarheidsproblemen kan veroorzaken.

Hoe u uw via-formaatselecties optimaliseert

• Weet hoeveel stroom uw sporen moeten verwerken

Signaal, stroom en aardstromen worden door vias getransporteerd. Elk type heeft ze nodig om goed samen te werken. Vias die duidelijk hun signaal kunnen overbrengen zijn goed. Als resultaat minder verlies en betere prestaties. Zorg ervoor dat uw vias veilig zijn voor de stroom.

• Volg eenvoudige richtlijnen voor spoorbreedte en -afstand

Uw ontwerp bevat sporen en via's. Oppervlaktecomponenten worden verbonden door via's. Effectieve routing van uw via's is goede trace routing. Sporen moeten breed genoeg zijn voor de stroom. Spreid ze precies goed uit, zonder te interfereren. Dat zorgt voor betere via's.

• Houd u aan de IPC-2222-regels voor minimale gatgroottes

U wilt eerst weten wat uw componentdichtheidsclassificatie is. Vervolgens gebruikt u eenvoudige formules om minimale gatgroottes te vinden. Voor niveau A voegen we 0.25 mm toe aan de maximale leaddiameter. Voor niveau B voegen we 0.20 mm toe en voor niveau C voegen we 0.25 mm toe. Vervolgens bepalen we de padgroottes via IPC‑2221. Paddiameters worden berekend op basis van de gatgroottes.

• Verminder het aantal via's dat u gebruikt

Gebruik indien mogelijk minder vias. Te veel vias verstoppen uw vias. Ze verzwakken het bord en hoe het werkt. Minder vias betekent een beter ontwerp. Concentreer u in plaats daarvan op hoe u uw sporen routeert. Het betekent het vinden van het beste pad voor verbindingen. Een goede routing betekent dat u minder vias nodig hebt.

• Werk samen met uw fabrikant om geschikte via-formaten te vinden

Samenwerken met uw fabrikant helpt u de beste boards te maken. Vraag hen welke vias-maten zij kunnen boren. Er zijn verschillende mogelijkheden tussen verschillende fabrikanten. Sommigen kunnen kleine gaatjes boren, maar anderen niet. Ze hebben beperkingen op de dikte van het board dat ze kunnen doen. Maar als u deze beperkingen begrijpt, kunt u bepalen welke vias-maten geschikt zijn voor u.

Vragen over PCB Via-formaten

• Wat is PCB Laser Via-formaat?

De afmetingen van met een laser geboorde via's op printplaten variëren. De kleinste is 0.001 inch (0.025 mm). Ze kunnen zo klein zijn als 0.0005 inch en zo groot als 0.008 inch. De aspectverhouding is meestal 0.75:1. Laserboren wordt vaak gebruikt voor blinde en ingebedde via's. Sequentiële laminering werkt er goed mee. Ze worden ook gebruikt in BGA's met een fijne pitch.

• Hoe groot is het Via Capture Pad?

Het hangt af van uw type en dikte van PCB. De dikte van PCB's varieert van 1.5 mm>. Meestal is het in dit geval een 0.660 mm via capture pad. De padgrootte voor een grote via is 0.7 mm en de boorgrootte is 0.3 mm. De boorgrootte is 0.25 mm en de padgrootte, 0.6 mm, is voor een middelgrote via. De padgrootte is 0.5 mm en de boorgrootte is 0.2 mm voor een kleine via. De maximale diameter voor blinde via's is 0.4 mm, met een pad van 450 μm. Op dezelfde manier is de diameter voor begraven via's ook 0.4 mm, maar hebben ze padafmetingen van 300 μm.

• Hoe klein kunnen via's zijn?

Normaal gesproken liggen de minimum vias in het bereik van 0.25 tot 0.3 mm. Ze vereisen minder materiaal voor deze kleinere vias. Maar nogmaals, als de boarddiepte varieert, moeten ze mogelijk met een laser worden geboord. De minimale boormaat is meestal 0.25 mm. De kleinste ringmaat is 0.15 mm. Idealiter wilt u deze minimums vermijden.

• Hoe bereken je de PCB-grootte?

De lengte en breedte in millimeters worden gebruikt om de afmetingen van de printplaat te berekenen. Vermenigvuldig deze twee getallen. Je krijgt dan de oppervlakte in vierkante millimeters. Deel dit door 1,000,000 om het om te rekenen naar vierkante meters. Neem bijvoorbeeld PCB-ontwerpsoftware . Open het PCB-layoutbestand dat je in je software kunt gebruiken. Plaats nu de componenten binnen de omtrek van de printplaat. Pas de grootte van de omtrek aan met de verplaatsingsfunctie. Meet ten slotte de afmetingen van het omtrekkader.

Conclusie

Op deze PCBTok- blog hebben we alles uitgelegd wat je moet weten over de afmetingen van PCB-via's. Er waren cruciale concepten om te begrijpen voor het nemen van weloverwogen ontwerpbeslissingen, zoals standaarden, typen en aspectverhoudingen. We bespraken alles, van verschillende typen via's en de vereiste afmetingen tot optimalisatiemogelijkheden, om je een beter beeld te geven van hoe je je PCB-ontwerpproces kunt verbeteren.