Cos'è un anello anulare in un PCB?
L’anello anulare si riferisce all’area tra il foro praticato nella via e il bordo del pad di rame conduttivo. Le vie fungono da nodi di interconnessione tra diversi strati su un PCB. Le vie praticate appaiono come un motivo ad anello (anelli anulari) quando si visualizza il PCB dall’alto.
Dimensione dell'anello anulare
La dimensione dell’anello anulare è tipicamente determinata dal diametro della punta e dalle proprietà elettriche e meccaniche richieste del foro. La dimensione minima dell’anello anulare dovrebbe essere almeno il doppio del diametro della punta per garantire una corretta placcatura del foro passante. La dimensione massima dell’anello anulare dovrebbe essere limitata per evitare cortocircuiti e ridurre il rischio di guasto meccanico. Ad esempio, in uno studio condotto dall’IPC (Association Connecting Electronics Industries), è stato riscontrato che una dimensione massima dell’anello anulare di 0,25 mm è raccomandata per evitare cortocircuiti e garantire una corretta formazione del cordone di saldatura.
Ecco la formula per la dimensione dell’anello anulare:
- Dimensione minima dell’anello anulare = (2 x diametro della punta) + (2 x spessore dell’anello anulare)
- Dimensione massima dell’anello anulare = (diametro del pad – diametro della punta) / 2
dove:
Diametro della punta: il diametro della punta utilizzata per creare il foro passante.
Spessore dell’anello anulare: lo spessore dell’anello di rame attorno al foro.
Diametro del pad: il diametro del pad di rame collegato al foro.
Gioco dell'anello anulare
La distanza tra l’anello anulare e altre caratteristiche in rame sulla scheda può influire sul routing e sul layout della scheda, nonché sulle prestazioni elettriche del circuito. L’IPC ha definito i requisiti di gioco per gli anelli anulari nel suo standard IPC-2221A. Ad esempio, la distanza minima tra un anello anulare e una traccia di rame dovrebbe essere di almeno 0,15 mm e la distanza minima tra un anello anulare e un pad di rame dovrebbe essere di almeno 0,25 mm.
Ecco la formula per il gioco dell’anello anulare:
- Gioco minimo tra anello anulare e traccia di rame = (spessore dell’anello anulare / 2) + larghezza della traccia + tolleranza di fabbricazione
- Gioco minimo tra anello anulare e pad di rame = (spessore dell’anello anulare / 2) + diametro del pad + tolleranza di fabbricazione
dove:
Spessore dell’anello anulare: lo spessore dell’anello di rame attorno al foro.
Larghezza della traccia: la larghezza della traccia di rame sulla scheda.
Diametro del pad: il diametro del pad di rame collegato al foro.
Tolleranza di fabbricazione: la tolleranza consentita dal processo di fabbricazione per la produzione delle caratteristiche in rame sulla scheda.
Problemi comuni con gli anelli anulari nei PCB
Gli anelli anulari sono una parte essenziale della fabbricazione di PCB e la loro qualità influisce sulla continuità delle tracce. Tuttavia, esiste una comune convinzione errata che gli anelli anulari siano privi di errori.
Precisione dell'anello anulare:
In teoria, un anello anulare perfetto si forma praticando un foro al centro del pad della via. Tuttavia, la precisione della foratura dipende dalla macchina utilizzata dal produttore di PCB. Il produttore ha tolleranze specifiche per gli anelli anulari, solitamente intorno a 5 mils. In altre parole, il foro di perforazione può deviare dal segno entro un determinato intervallo.
Problemi con i fori deviati:
Quando la punta non si allinea con il segno, il foro risultante sarà verso il lato del pad. Questo crea una linea tangenziale attorno al foro e, se il foro di perforazione devia ulteriormente, causerà una rottura. La rottura si verifica quando una parte del foro supera l’area di riempimento.
Rottura dell'anello anulare:
La rottura dell’anello anulare influisce sulla continuità del via. Quando l’area di rame tra il foro di connessione e il pad è piccola, il flusso di corrente ne risente. Questo problema diventa più evidente quando il canale interessato viene utilizzato per trasportare più corrente. Quando viene rilevata la rottura dell’anello anulare, viene aggiunto più riempimento di rame attorno all’area esposta per ripararlo. Tuttavia, in alcuni casi, ciò può causare problemi irreparabili, come cortocircuiti accidentali tra tracce adiacenti.
Regolazione delle dimensioni dell'anello anulare:
Sebbene i produttori di PCB siano responsabili della produzione di anelli anulari accurati, i progettisti possono fare la loro parte impostando le dimensioni corrette nel progetto. Lasciare più spazio al di fuori dell’intervallo di tolleranza specificato dal produttore e allocare 1 mil in più alle dimensioni dell’anello anulare salverà molti problemi di risoluzione dei problemi in futuro. Le dimensioni dell’anello anulare variano. Alcuni progettisti di PCB scelgono anelli anulari più spessi, mentre altri utilizzano anelli anulari più sottili a causa di limitazioni di spazio.
