Czym są otwory dostępowe

Otwory obecne na PCB można podzielić na trzy typy, a mianowicie otwory metalizowane (PTH), otwory niemetalizowane (NPTH) i otwory przelotowe. Należy pamiętać, że nie należy ich mylić ze szczelinami lub wycięciami.

Przelotki to zasadniczo metalizowane otwory, które służą do łączenia ścieżek na różnych warstwach, a nie do montażu komponentów przewlekanych, takich jak zwykłe otwory. Należy pamiętać, że chociaż otwory mogą być również używane do łączenia ścieżek na różnych warstwach, ich podstawową funkcją jest montaż komponentów przewlekanych.

Przelotka to metalizowany otwór przelotowy (PTH) w PCB, który służy do zapewnienia połączenia elektrycznego między różnymi warstwami płytki drukowanej poprzez łączenie ścieżek na różnych warstwach. Nie jest przeznaczona do montażu wyprowadzeń komponentów, dlatego zwykle ma mały otwór i średnicę pola lutowniczego.

Małe otwory na PCB, w których nakładana jest lut, są powszechnie określane jako „otwory lutownicze” lub „otwory przelotowe”. Otwory te mogą być również znane jako „otwory pinowe” lub „otwory wydmuchowe”, które są spowodowane odgazowaniem płytki drukowanej podczas procesu lutowania. Tworzenie się tych otworów podczas lutowania na fali jest zwykle związane z grubością powłoki miedzianej.

Technologia przewlekana to proces produkcyjny powszechnie stosowany w elektronice. Polega na wkładaniu wyprowadzeń komponentów przez wywiercone otwory w płytce drukowanej (PCB) i lutowaniu ich do pól lutowniczych po przeciwnej stronie. Można to zrobić ręcznie lub za pomocą zautomatyzowanego wkładania.

Otwór nieprzelotowy i otwór przelotowy różnią się głębokością. Otwór przelotowy przechodzi przez całą ściankę części, tworząc otwory po obu stronach. Z drugiej strony, otwór nieprzelotowy ma określoną głębokość i nie przebija się na drugą stronę przedmiotu obrabianego.

Technologia przewlekana oferuje znaczną przewagę, ponieważ skutkuje bardziej solidnym połączeniem między płytką a komponentami. To sprawia, że jest to idealny wybór dla większych komponentów, które są narażone na wysokie napięcie, wysokie napięcie i naprężenia mechaniczne, takie jak transformatory, złącza i półprzewodniki.

Dwa główne typy komponentów przewlekanych to wyprowadzenia osiowe i wyprowadzenia promieniowe. Komponenty z wyprowadzeniami osiowymi mają wyprowadzenia na obu końcach i wychodzą z części w linii prostej. Z drugiej strony, komponenty z wyprowadzeniami promieniowymi mają oba wyprowadzenia po jednej stronie.

Komponenty PCB przewlekane są preferowane w produktach o wysokiej niezawodności, które wymagają silniejszych połączeń między warstwami. W przeciwieństwie do tego, komponenty SMT są zabezpieczone tylko przez lutowanie powierzchniowe, podczas gdy wyprowadzenia komponentów przewlekanych przechodzą przez płytkę, dzięki czemu są bardziej odporne na naprężenia środowiskowe.

W procesie wiercenia PCB powstają różne rodzaje otworów, takie jak otwory na komponenty, otwory mechaniczne i otwory przelotowe (w tym otwory ślepe, otwory zagrzebane, mikro-otwory i otwory przelotowe). Aby osiągnąć niezbędną dokładność, otwory są zazwyczaj wykonywane za pomocą ręcznej lub laserowej wiertarki do PCB.

Technologia montażu powierzchniowego pozwala na większą wydajność produkcyjną w porównaniu z technologią przewlekaną. Wynika to z automatycznego procesu montażu związanego z SMT. Jednak technologia przewlekana jest lepiej przystosowana do radzenia sobie z obciążeniami środowiskowymi i tworzy silniejsze połączenia między komponentami.

W PCB istnieją dwa rodzaje otworów montażowych: podparte i niepodparte. Otwory podparte są metalizowane i zwykle podłączone do płaszczyzny uziemienia, podczas gdy otwory niepodparte są niemetalizowane i wymagają zewnętrznej strefy ochronnej, aby zapobiec zakłóceniom z innymi komponentami i ścieżkami, ponieważ nie są podłączone do warstwy płaszczyzny uziemienia.

Lutowanie BGA (Ball Grid Array) to technika, która polega na trwałym montażu układów scalonych za pomocą siatki kulek lutowniczych pod komponentami. W przeciwieństwie do technik SMT lub przewlekanych, gdzie lutowana jest tylko obwódka komponentów, BGA wykorzystuje całą dolną powierzchnię urządzenia do połączeń, co skutkuje bardziej kompleksowym i wydajnym połączeniem.

SMD i SMT to dwa terminy, które są często używane zamiennie, ale w rzeczywistości odnoszą się do różnych rzeczy. SMD oznacza urządzenie do montażu powierzchniowego i odnosi się do samego komponentu elektronicznego, który jest montowany na PCB. Z drugiej strony, SMT oznacza technologię montażu powierzchniowego i odnosi się do procesu umieszczania komponentów elektronicznych na płytce drukowanej. Tak więc, główna różnica między SMD a SMT polega na tym, że SMD to komponent, a SMT to proces używany do montażu komponentu na PCB.

Technologia przewlekana, znana również jako „thru-hole”, to metoda montażu stosowana w przypadku komponentów elektronicznych. Metoda ta polega na wkładaniu wyprowadzeń komponentów do wywierconych otworów na PCB i lutowaniu ich do pól lutowniczych po przeciwnej stronie. Proces montażu można wykonać ręcznie (przez ręczne umieszczanie) lub za pomocą zautomatyzowanych maszyn.

Otwór przelotowy to otwór w obiekcie, który jest wystarczająco duży, aby umożliwić przejście gwintów śruby, ale nie główki śruby. Ten typ otworu ma na celu zapobieganie wbijaniu się gwintów w materiał i umożliwia łatwe włożenie śruby.

Termin „dziura” pochodzi od staroangielskiego słowa „hol”, które oznacza „jaskinię”. W starożytnych czasach jaskinie służyły nie tylko jako kryjówki, ale także jako mieszkania. Słowo „dziura” jest obecnie używane w różnych kontekstach, takich jak królicze nory lub termin golfowy „hole in one”.

Przykłady dziur obejmują centralny kształt „dziury w pączku” występujący w torusie, sekcję usuniętą z płaszczyzny oraz obszar, który jest nieobecny w przestrzeni euklidesowej po usunięciu z niej węzła.

Różne wzory otworów można podzielić na cztery typy: okrągłe, kwadratowe, szczelinowe oraz ozdobne lub dekoracyjne. Otwory okrągłe są szeroko stosowane ze względu na ich prostotę i opłacalność.

Jedną z wad technologii przewlekanej jest to, że wymaga ona wstępnie nawierconych płytek drukowanych, co może być kosztowne i czasochłonne. Dodatkowo, komponenty THT mogą być umieszczane tylko po jednej stronie płytki, a w przypadku płytek wielowarstwowych dostępna powierzchnia routingu jest ograniczona ze względu na konieczność wiercenia otworów przez wszystkie warstwy PCB.

Otwory narzędziowe, zwane również otworami produkcyjnymi, otworami pilotującymi lub otworami wytwórczymi, służą do zapewnienia punktów rejestracji i mocowania na płytce drukowanej lub panelu płytek drukowanych podczas procesu produkcyjnego.

Zalety przelotek wypełnionych miedzią:

Przelotki wypełnione miedzią są konieczne, ponieważ zwiększają przewodność cieplną przelotki. Jest to szczególnie ważne w zastosowaniach, w których występuje wysoka temperatura, ponieważ pomaga to utrzymać ciepło z dala od płytki, zwiększając w ten sposób jej żywotność i zapobiegając defektom.

2-warstwowa płytka PCB, znana również jako dwustronna płytka PCB, składa się z płytki drukowanej z powłoką miedzianą zarówno na górnej, jak i dolnej stronie. Warstwa środkowa to materiał izolacyjny powszechnie stosowany w płytkach drukowanych. Taka konstrukcja umożliwia układanie i lutowanie po obu stronach, co ułatwia układanie i zmniejsza trudność procesu. W rezultacie jest szeroko stosowana w różnych zastosowaniach.

Odległość między dwoma otworami w płytce PCB zależy od rodzaju otworu. W przypadku PTH minimalna odległość od pola lutowniczego do obrysu otworu powinna wynosić co najmniej 20 mil (D≥20mil). Jeśli chodzi o NPTH, zaleca się zachowanie minimalnej odległości 40 mil od otworu do obrysu (E≥40mil).

4-warstwowa płytka PCB z otworami przelotowymi to rodzaj płytki drukowanej, która składa się z czterech warstw włókna szklanego. Warstwy obejmują warstwę górną, warstwę dolną, VCC i GND, które są połączone za pomocą otworów przelotowych, otworów zakopanych i otworów ślepych. W porównaniu z płytkami dwustronnymi, 4-warstwowe płytki PCB z otworami przelotowymi mają większą liczbę otworów zakopanych i ślepych.

Wiercenie odgrywa kluczową rolę w konstrukcji PCB, niezależnie od tego, czy jest to płytka jednowarstwowa, która wymaga otworów montażowych, czy wielowarstwowa płytka PCB, która wymaga przelotek. Zazwyczaj oba rodzaje otworów wiertniczych są niezbędne, wraz z innymi wariantami.

Wiertła stosowane w tej technologii wiercenia mają minimalną średnicę około 6 mils (0,006″), co jest najmniejszym rozmiarem otworu, jaki można wywiercić na PCB.

W przypadku otworów przelotowych zaleca się stosowanie gwintownika z prostym rowkiem, który nadaje się zarówno do otworów przelotowych, jak i ślepych.

Aby uzyskać najlepsze zazębienie gwintu, ogólnie zaleca się, aby głębokość gwintu wynosiła 1 1/2 raza średnicy śruby. Na przykład, jeśli średnica śruby wynosi 1/4″, wymagana głębokość gwintu wynosiłaby (1,5 x ,25) = ,375″.