Apa itu Cincin Annular pada PCB?
Cincin annular mengacu pada area di antara lubang yang dibor pada via dan tepi bantalan tembaga konduktif. Via berfungsi sebagai titik sambungan antar lapisan pada PCB. Via yang telah dibor tampak sebagai pola cincin (cincin annular) saat PCB dilihat dari atas.
Ukuran Cincin Annular
Ukuran cincin annular biasanya ditentukan oleh diameter bor serta sifat-sifat listrik dan mekanis yang diperlukan dari lubang tersebut. Ukuran minimum cincin annular harus setidaknya dua kali lipat diameter bor untuk memastikan pelapisan yang tepat pada lubang tembus. Ukuran cincin annular maksimum harus dibatasi untuk menghindari korsleting dan mengurangi risiko kegagalan mekanis. Misalnya, dalam sebuah studi yang dilakukan oleh IPC (Association Connecting Electronics Industries), ditemukan bahwa ukuran cincin annular maksimum sebesar 0,25 mm direkomendasikan untuk menghindari korsleting dan memastikan pembentukan fillet solder yang tepat.
Berikut adalah rumus ukuran cincin annular:
- Ukuran cincin annular minimum = (2 x diameter bor) + (2 x ketebalan cincin annular)
- Ukuran cincin annular maksimum = (diameter pad – diameter bor) / 2
di mana:
Diameter bor: Diameter bor yang digunakan untuk membuat lubang tembus. Ketebalan
cincin annular: Ketebalan cincin tembaga di sekitar lubang. Diameter
pad: Diameter pad tembaga yang terhubung ke lubang.
Jarak Bebas Cincin Annular
Jarak bebas antara cincin annular dan elemen tembaga lainnya pada papan dapat memengaruhi perancangan jalur dan tata letak papan, serta kinerja listrik sirkuit. IPC telah menetapkan persyaratan jarak bebas untuk cincin annular dalam standar IPC-2221A. Misalnya, jarak bebas minimum antara cincin annular dan jalur tembaga harus setidaknya 0,15 mm, dan jarak bebas minimum antara cincin annular dan pad tembaga harus setidaknya 0,25 mm.
Berikut adalah rumus jarak bebas cincin annular:
- Jarak bebas minimum antara cincin annular dan jalur tembaga = (ketebalan cincin annular / 2) + lebar jalur + toleransi manufaktur
- Jarak bebas minimum antara cincin annular dan bantalan tembaga = (ketebalan cincin annular / 2) + diameter bantalan + toleransi manufaktur
di mana:
Ketebalan cincin annular: Ketebalan cincin tembaga di sekitar lubang.
Lebar jalur: Lebar jalur tembaga pada papan. Diameter
pad: Diameter pad tembaga yang terhubung ke lubang.
Toleransi manufaktur: Toleransi yang diizinkan oleh proses manufaktur untuk memproduksi fitur tembaga pada papan.
Masalah Umum pada Cincin Annular pada PCB
Cincin annular merupakan bagian penting dalam proses pembuatan PCB, dan kualitasnya memengaruhi kelancaran jalur sirkuit. Namun, ada kesalahpahaman umum bahwa cincin annular bebas dari kesalahan.
Akurasi Cincin Annular:
Secara teori, cincin annular yang sempurna terbentuk dengan membuat lubang di tengah pad via. Namun, ketepatan pengeboran bergantung pada mesin yang digunakan oleh produsen PCB. Produsen memiliki toleransi khusus untuk cincin annular, biasanya sekitar 5 mil. Dengan kata lain, lubang bor mungkin menyimpang dari tanda dalam kisaran tertentu.
Masalah pada Lubang yang Miring:
Jika mata bor tidak sejajar dengan tanda, lubang yang dihasilkan akan bergeser ke arah tepi bantalan. Hal ini akan membentuk garis tangensial di sekitar lubang, dan jika lubang bor semakin menyimpang, hal itu akan menyebabkan pecah. Pecah terjadi ketika sebagian lubang melampaui area pengisian.
Kerusakan Cincin Annular:
Kerusakan cincin annular memengaruhi kelancaran aliran arus pada via. Apabila luas area tembaga antara lubang koneksi dan pad terlalu kecil, aliran arus akan terganggu. Masalah ini menjadi lebih jelas terlihat ketika saluran yang terkena dampak digunakan untuk mengalirkan arus yang lebih besar. Apabila terdeteksi adanya kerusakan cincin annular, penambahan lapisan tembaga akan dilakukan di sekitar area yang terpapar untuk memperbaikinya. Namun, dalam beberapa kasus, hal ini dapat menimbulkan masalah yang tidak dapat diperbaiki, seperti korsleting yang tidak disengaja antara jalur-jalur yang berdekatan.
Menyesuaikan Ukuran Cincin Annular:
Meskipun produsen PCB bertanggung jawab untuk memproduksi cincin annular yang akurat, para insinyur desain juga dapat berperan dengan menetapkan ukuran yang tepat dalam desain. Memberikan ruang lebih di luar rentang toleransi yang ditentukan oleh produsen dan menambahkan 1 mil ekstra pada ukuran cincin annular akan menghindarkan Anda dari masalah pemecahan masalah di masa mendatang. Ukuran cincin annular bervariasi. Beberapa perancang PCB memilih cincin annular yang lebih tebal, sementara yang lain menggunakan cincin annular yang lebih tipis karena keterbatasan ruang.
