PCB'de Halka Şeklindeki Yüzük Nedir?
Halka şeklindeki alan, via üzerinde açılan delik ile iletken bakır pedin kenarı arasındaki bölgeyi ifade eder. Vialar, bir PCB üzerindeki farklı katmanlar arasında bağlantı düğümleri görevi görür. PCB'ye üstten bakıldığında, açılmış vialar halka şeklinde bir desen (halka şeklindeki alanlar) oluşturur.
Halka Boyutu
Halka boşluğunun boyutu genellikle matkap çapı ile deliğin gerekli elektriksel ve mekanik özelliklerine göre belirlenir. Delik içinden geçen kaplamanın düzgün bir şekilde yapılabilmesi için halka boşluğunun minimum boyutu, matkap çapının en az iki katı olmalıdır. Kısa devreleri önlemek ve mekanik arıza riskini azaltmak için maksimum halka halkası boyutu sınırlandırılmalıdır. Örneğin, IPC (Elektronik Endüstrileri Birliği) tarafından yürütülen bir çalışmada, kısa devreleri önlemek ve uygun lehim köşesi oluşumunu sağlamak için maksimum 0,25 mm'lik bir halka halkası boyutu önerildiği bulunmuştur.
Halka boyutu formülü şöyledir:
- Minimum halka halkası boyutu = (2 x delik çapı) + (2 x halka halkası kalınlığı)
- Maksimum halka halkası boyutu = (ped çapı – delik çapı) / 2
Burada:
Delik çapı: Delik açmak için kullanılan matkabın çapı.
Halka kalınlığı: Deliğin etrafındaki bakır halkanın kalınlığı.
Ped çapı: Deliğe bağlı bakır pedin çapı.
Halka Aralığı
Halka şeklindeki halka ile kart üzerindeki diğer bakır elemanlar arasındaki boşluk, kartın kablo döşeme ve yerleşim düzeninin yanı sıra devrenin elektriksel performansını da etkileyebilir. IPC, IPC-2221A standardında halka şeklindeki halkalar için boşluk gerekliliklerini tanımlamıştır. Örneğin, dairesel halka ile bakır iz arasındaki minimum boşluk en az 0,15 mm, dairesel halka ile bakır ped arasındaki minimum boşluk ise en az 0,25 mm olmalıdır.
Halkalı halka açıklık formülü şöyledir:
- Halka ve bakır iz arasındaki minimum boşluk = (halka kalınlığı / 2) + iz genişliği + üretim toleransı
- Halka halkası ile bakır ped arasındaki minimum boşluk = (halka halkası kalınlığı / 2) + ped çapı + üretim toleransı
burada:
Halka kalınlığı: Deliğin etrafındaki bakır halkanın kalınlığı.
İz genişliği: Kart üzerindeki bakır izinin genişliği.
Ped çapı: Deliğe bağlı bakır pedin çapı.
Üretim toleransı: Kart üzerindeki bakır özelliklerin üretimi için üretim sürecinin izin verdiği tolerans.
PCB'lerdeki Halka Şeklindeki Halkalarla İlgili Sık Karşılaşılan Sorunlar
Halka halkalar, PCB üretiminin vazgeçilmez bir parçasıdır ve bunların kalitesi, devre izlerinin sürekliliğini etkiler. Ancak, halka halkaların hatasız olduğu yönünde yaygın bir yanlış kanı vardır.
Halka Halindeki Yüzüğün Hassasiyeti:
Teorik olarak, via pedinin ortasına bir delik açıldığında mükemmel bir halka oluşur. Ancak delme işleminin hassasiyeti, PCB üreticisinin kullandığı makineye bağlıdır. Üreticinin halka için belirli toleransları vardır; bu toleranslar genellikle 5 mil civarındadır. Başka bir deyişle, açılan delik belirli bir aralık içinde işaretten sapabilir.
Sapmış Deliklerle İlgili Sorunlar:
Matkap ucu işaretle hizalanmadığında, açılan delik pedin kenarına doğru kayar. Bu durum deliğin çevresinde teğet bir çizgi oluşturur ve matkap deliği daha fazla saparsa, delikte kırılma meydana gelir. Kırılma, deliğin bir kısmının dolgu alanını aşmasıyla ortaya çıkar.
Halka Şeklindeki Halkanın Kırılması:
Halka şeklindeki kopukluklar, geçiş deliğinin sürekliliğini bozar. Bağlantı deliği ile ped arasındaki bakır alanı küçük olduğunda, akım akışı olumsuz etkilenir. Bu sorun, etkilenen kanalın daha fazla akım taşımak için kullanılması durumunda daha belirgin hale gelir. Halka şeklindeki kopukluk tespit edildiğinde, sorunu gidermek için açıkta kalan alanın çevresine daha fazla bakır dolgusu eklenir. Ancak bazı durumlarda bu, komşu izler arasında istenmeyen kısa devreler gibi onarılamaz sorunlara yol açabilir.
Halka Boyutunun Ayarlanması:
PCB üreticileri, hassas halka halkaları üretmekten sorumlu olsa da, tasarım mühendisleri de tasarımda doğru boyutu belirleyerek bu sürece katkıda bulunabilirler. Üretici tarafından belirtilen tolerans aralığının dışında daha fazla boşluk bırakmak ve halka halkasının boyutuna fazladan 1 mil eklemek, gelecekte sorun giderme konusunda baş ağrılarından kurtulmanızı sağlayacaktır. Halka halkasının boyutu değişiklik gösterir. Bazı PCB tasarımcıları daha kalın halka halkaları tercih ederken, diğerleri yer kısıtlamaları nedeniyle daha ince halka halkaları kullanır.
