Что такое кольцевое кольцо в печатной плате?
Кольцевое кольцо относится к области между отверстием, просверленным в переходном отверстии, и краем проводящей медной площадки. Переходные отверстия действуют как узлы соединения между различными слоями на печатной плате. Просверленные переходные отверстия выглядят как кольцевой узор (кольцевые кольца), если смотреть на печатную плату сверху.
Размер кольцевого кольца
Размер кольцевого кольца обычно определяется диаметром сверла и требуемыми электрическими и механическими свойствами отверстия. Минимальный размер кольцевого кольца должен быть не менее чем в два раза больше диаметра сверла, чтобы обеспечить надлежащее покрытие сквозного отверстия. Максимальный размер кольцевого кольца должен быть ограничен, чтобы избежать коротких замыканий и снизить риск механической поломки. Например, в исследовании, проведенном IPC (Ассоциацией соединяющих электронных промышленностей), было установлено, что для предотвращения коротких замыканий и обеспечения надлежащего формирования паяного шва рекомендуется максимальный размер кольцевого кольца 0,25 мм.
Вот формула для расчета размера кольцевого кольца:
- Минимальный размер кольцевого кольца = (2 x диаметр сверла) + (2 x толщина кольцевого кольца)
- Максимальный размер кольцевого кольца = (диаметр контактной площадки — диаметр сверла) / 2
где:
Диаметр сверла: диаметр сверла, используемого для создания сквозного отверстия. Толщина
кольцевого кольца: толщина медного кольца вокруг отверстия.
Диаметр контактной площадки: диаметр медной контактной площадки, соединенной с отверстием.
Зазор кольцевого кольца
Зазор между кольцевым кольцом и другими медными элементами на плате может повлиять на трассировку и компоновку платы, а также на электрические характеристики схемы. IPC определила требования к зазорам для кольцевых колец в стандарте IPC-2221A. Например, минимальный зазор между кольцевым кольцом и медной дорожкой должен составлять не менее 0,15 мм, а минимальный зазор между кольцевым кольцом и медной площадкой должен составлять не менее 0,25 мм.
Вот формула для расчета зазора кольцевого кольца:
- Минимальный зазор между кольцевым кольцом и медной дорожкой = (толщина кольцевого кольца / 2) + ширина дорожки + производственный допуск
- Минимальный зазор между кольцевым кольцом и медной площадкой = (толщина кольцевого кольца / 2) + диаметр площадки + производственный допуск
где:
Толщина кольцевого кольца: толщина медного кольца вокруг отверстия. Ширина
дорожки: ширина медной дорожки на плате.
Диаметр контактной площадки: диаметр медной контактной площадки, соединенной с отверстием. Допуск
при изготовлении: допуск, допустимый в процессе изготовления для производства медных элементов на плате.
Распространенные проблемы с кольцевыми кольцами в печатных платах
Кольцевые кольца являются неотъемлемой частью производства печатных плат, и их качество влияет на непрерывность дорожек. Однако существует распространенное заблуждение, что кольцевые кольца не содержат ошибок.
Точность кольцевого кольца:
Теоретически идеальное кольцевое кольцо формируется путем сверления отверстия в центре контактной площадки. Однако точность сверления зависит от оборудования, используемого производителем печатных плат. Производитель устанавливает определенные допуски для кольцевых колец, обычно около 5 мил. Другими словами, сверлильное отверстие может отклоняться от отметки в пределах заданного диапазона.
Проблемы с отклоненными отверстиями:
Когда сверло не совпадает с отметкой, получившееся отверстие будет смещено в сторону прокладки. Это создает тангенциальную линию вокруг отверстия, и если отверстие отклоняется еще больше, это приведет к прорыву. Прорыв происходит, когда часть отверстия выходит за пределы области заполнения.
Разрушение кольцевого кольца:
Разрыв кольцевого кольца влияет на непрерывность перехода. Когда площадь меди между соединительным отверстием и контактной площадкой невелика, это влияет на протекание тока. Эта проблема становится более заметной, когда затронутый канал используется для пропускания большего тока. При обнаружении разрыва кольцевого кольца для его устранения вокруг открытой области добавляется больше меднового наполнителя. Однако в некоторых случаях это может привести к непоправимым проблемам, таким как случайные короткие замыкания между соседними дорожками.
Регулировка размера кольцевого кольца:
Хотя производители печатных плат несут ответственность за изготовление точных кольцевых колец, инженеры-конструкторы могут внести свой вклад, установив правильный размер в проекте. Оставление большего пространства за пределами диапазона допуска, указанного производителем, и выделение дополнительного 1 мил для размера кольцевого кольца избавит вас от проблем с устранением неисправностей в будущем. Размер кольцевого кольца варьируется. Некоторые проектировщики печатных плат выбирают более толстые кольцевые кольца, а другие используют более тонкие кольцевые кольца из-за ограниченности пространства.
