Ключевые проблемы близости отверстий многослойной печатной платы

В процессе проектирования многослойных печатных плат (PCB) основное внимание уделяется обеспечению эффективных и надежных электрических соединений между слоями с помощью переходных отверстий (VIA). Однако с увеличением плотности разводки переходные отверстия часто размещаются слишком близко друг к другу, что вызывает трудности как на этапе проектирования, так и в производстве. Эти проблемы усложняют процесс изготовления и могут отрицательно сказаться на долговременной надежности изделия. В данной статье рассматриваются проблемы, связанные с близко расположенными отверстиями, и предлагаются рекомендации для их решения.

Проблемы, связанные с близким расположением отверстий

1. Ограничения процесса сверления:
   • Когда два отверстия расположены слишком близко друг к другу, точность сверления нарушается. После сверления первого отверстия материал рядом со вторым отверстием становится слишком тонким, что приводит к:
     • Неровной нагрузке и неравномерному распределению тепла на сверле.
     • Поломке сверла.
     • Обрушению краев отверстий, ухудшению внешнего вида или неполному сверлению.
2. Близость кольца отверстия к дорожкам:
   • В многослойных платах вокруг переходных отверстий формируются кольца. Расстояние от этих колец до дорожек может варьироваться в зависимости от окружающей среды:
     • Тесное расположение: Инженерам CAM может потребоваться уменьшить размер кольца, чтобы обеспечить минимальное расстояние 3 мил между кольцом и медью или дорожками.
     • Пример проблемы: Если расстояние от края отверстия до дорожки составляет 6 мил, а размер кольца — 4 мил, то оставшийся зазор составляет всего 2 мил, что требует оптимизации.
3. Отклонения по допускам сверления:
   • Допуски на сверление (до 0,05 мм) могут вызывать следующие проблемы:
     • Обрезка площадок: При тесном расположении может потребоваться нерегулярная обрезка площадок, что уменьшает их размер.
     • Риск повреждения: Площадки могут уменьшиться до 3 мил, а дальнейшие отклонения могут полностью разорвать кольцо.
4. Отклонения при ламинировании слоев:
   • Смещение внутренних слоев при ламинировании добавляет дополнительных неточностей:
     • Отклонения до 0,05 мм могут приводить к сдвигу отверстий во всех направлениях.
     • В сочетании с уменьшением размеров колец это может привести к нарушению целостности отверстий.
5. Влияние на надежность:
   • Хотя первоначальные электрические тесты могут быть успешными, отверстия с недостаточной защитой из меди со временем становятся уязвимыми, особенно в условиях высоких нагрузок.

Рекомендации по расстоянию между отверстиями для многослойных плат

Для минимизации проблем в производстве и повышения надежности соблюдайте следующие рекомендации:

1. Расстояние от отверстия до дорожек/меди на внутреннем слое:
   • 4 слоя: Ограничения минимальны.
   • 6 слоев: ≥6 мил.
   • 8 слоев: ≥7 мил.
   • 10 слоев и более: ≥8 мил.
2. Расстояние между отверстиями и до дорожек:
   • Отверстия одной сети: ≥8 мил (0,2 мм).
   • Отверстия разных сетей: ≥12 мил (0,3 мм).

Стратегии для устранения проблем с близким расположением отверстий

1. Оптимизация размещения отверстий:
   • Используйте автоматизированные инструменты проектирования для выявления и устранения потенциальных конфликтов в расположении.
   • Избегайте прокладки плотных дорожек рядом с кластерами отверстий.
2. Увеличение размера кольца:
   • Максимально увеличьте размер площадки в пределах технологических возможностей, чтобы компенсировать отклонения.
3. Повышение точности сверления:
   • Сотрудничайте с производителями PCB для обеспечения современного оборудования и точных процессов сверления.
4. Корректировка дизайна слоев:
   • Используйте смещенные конструкции отверстий для снижения зависимости от точности совмещения слоев.
5. Соблюдение стандартов IPC:
   • Следуйте стандарту IPC-2221 уровня 2, допускающему разрывы кольца ≤90°, но стремитесь их минимизировать.

Близкое расположение отверстий — это распространенная проблема при проектировании многослойных и высокоскоростных печатных плат. Понимание последствий тесного расположения, таких как снижение эффективности сверления, уменьшение размеров колец и снижение надежности, является ключевым. Соблюдение рекомендаций по расстояниям, оптимизация размещения отверстий и взаимодействие с производителями помогут повысить выход годной продукции, снизить затраты и обеспечить надежную работу устройств в течение длительного времени.