EN
А PCB пады басылған электр тақтайшасын құрудағы ең негізгі элементтердің бірі схема тақтасының дизайны . Тақтайшаға орнатылған әрбір компоненттің тұрақты электрлік және механикалық қосылуын қамтамасыз ету үшін PCB пады қажет. Дұрыс спроекцияланған PCB пады болмаған жағдайда, қосылыстардың қалыңдығы азаяды, сигналдар сапасы төмендейді және компоненттер жылулық немесе механикалық керіліске ұшырап, тақтайшадан ажырайды. PCB пады дегеніміз не екенін және оның қалай жұмыс істейтінін түсіну — электрондық өндірісте жұмыс істейтін әрбір инженерге, дизайнерге немесе сатып алу мамандарына қажетті білім.
Печаттық схемалық тақта (ПСТ) үшін пад – бұл компоненттің өткізгіші немесе шығысының дәнекерленетін орны ретінде қолданылатын ПСТ бетіндегі аздап ашық тұрған мыс аймағы. Әрбір ПСТ пады дәнекерге арналған қондырғы ретінде қызмет етеді, компонентті орнына бекітеді және тақтаның электр тізбегіне өткізгіш жол құрады. ПСТ падының геометриясы, материалы, жабыны мен орналасуы компоненттің контурына және қолданылатын жинақтау процесіне сәйкес келу үшін мұқият есептелген. Бұл нұсқаулық ПСТ падтары туралы барлық мағлұматты қамтиды: негізгі анықтамасынан бастап, олардың түрлеріне, жобалау ескертпелеріне және кеңінен қолданылатын салаларына дейін.
ПСТ падының негізгі анықтамасы мен қызметі
ПСТ пады шынымен не істейді
Пішірілген платаның (PCB) жалпақ беті негізінен екі мақсатқа ие: компонентті орнату үшін пішірілген бет қамтамасыз етеді және осы компонентті электрлік тұрғыдан тақтаның қалған бөлігіне қосады. Пішірілген платаның (PCB) жалпақ беті физикалық компонент пен тақта бойымен өтетін өткізгіш іздер арасындағы интерфейс болып табылады. Жинақтау кезінде қолданылатын қолайлы қосылыс пішірілген платаның (PCB) жалпақ бетіне ағады, мыс бетін ылғалдайды және компоненттің шығысын тақтаға бекітеді. Бұл қосылыс вибрацияға, термиялық циклдарға және қолдануға төзімді болуы қажет, сонымен қатар өнімнің қызмет көрсету мерзімі бойына электрлік тұрақтылығын сақтауы керек.
Әрбір PCB тақташасының қосылу нүктесі (pad) тақтаның дизайн файлдарында аяқтар кітапханасы арқылы анықталады. Аяқтар кітапханасы белгілі бір компонентке байланысты әрбір PCB қосылу нүктесінің дәл өлшемдерін, пішінін және арақашықтығын көрсетеді. Бұл өлшемдерді дәл етіп орнату өте маңызды, себебі кішірейтілген PCB қосылу нүктесі салынған қолданылатын қорытпаны сенімді ұстай алмайды, ал үлкейтілген PCB қосылу нүктесі көршілес қосылыстар арасында қосылу (bridging) құбылысын туғызуы мүмкін. Дизайнерлер өнімнің техникалық сипаттамасында келтірілген деректерге және жинақтау процесінің дәлдік шектеріне сәйкес PCB қосылу нүктесінің геометриясын дәл сақтауы тиіс, осылайша өнімнің шығымы мен сенімділігі қамтамасыз етіледі.
PCB қосылу нүктесіндегі мыс пен беттік қаптаманың рөлі
Кез келген PCB тақтасының қосымша бетінің негізгі материалы — мыс, оның қалыңдығы әдетте 1 унция немесе 2 унция/квадрат фут болады. Таза мыс тез тотығады, бұл пайдалану қасиеттерін (солдерленуін) нашарлатады. Осы себепті әрбір PCB тақтасының қосымша бетінің өндірісі кезінде беттік өңдеу қабаты қолданылады. PCB тақтасының қосымша бетіне қолданылатын кеңінен таралған беттік өңдеу түрлеріне HASL (қыздырылған ауамен солдердің деңгейленуі), ENIG (химиялық никельге батырылған алтын), OSP (органикалық солдерленуді сақтаушы зат) және ENEPIG жатады. Әрбір беттік өңдеу PCB тақтасының қосымша бетінің сақтау мерзіміне, солдерлену қасиеттеріне, жазықтығына және құнына әсер етеді. ENIG әсіресе жоғары дәлдікті PCB тақтасының қосымша бетінің орналасуы үшін кеңінен қолданылады, себебі ол компоненттерді дәл орналастыруға мүмкіндік беретін жазық және сенімді бет береді.
PCB қосымша беттерінің түрлері және олардың дизайндық нұсқалары
SMD қосымша беттері мен өткізгіштік тесіктері бар қосымша беттер
Печаттық платалардың (ПП) екі негізгі түрі — беттік орнатылатын құрылғылар (БОҚ) үшін арналған және өткізгіш тесіктері бар падтар. БОҚ үшін арналған ПП пады — бұл тесіктері жоқ тақта бетіндегі жазық мыс аймағы. Резисторлар, конденсаторлар және QFP немесе QFN корпусларындағы ИС-тер сияқты жазық шығыстары бар компоненттер осы падтарға тікелей орнатылады. Қазіргі заманғы жоғары тығыздықтағы жинақтарда БОҚ үшін арналған ПП падтарының дизайны қолданылады, себебі олар тақтаның екі жағына да компоненттерді орналастыруға мүмкіндік береді және автоматтандырылған компоненттерді қою процестерін тиімді қолдайды.
Тесік арқылы өтетін PCB пады — бұл тақтаның ішінде ойылған тесік пен оны қоршаған мыс сақинасынан тұрады. Компоненттің шығысы осы тесік арқылы өткізіледі және қарама-қарсы жағында дәнекерленеді. Тесік арқылы өтетін PCB падтары өте жоғары механикалық беріктікке ие болғандықтан, олар қосқыштарға, қуаттың шығыс терминалдарына және физикалық күштерге ұшырайтын компоненттерге қолайлы. Тесік арқылы өтетін PCB падының сақинасы өндіріс кезінде ойылу допустимінің шегін ескере отырып, өткізгіштікті сақтау үшін минималды енінің талаптарын қанағаттандыруы тиіс.
Арнайы PCB пад форматтары
Стандарттық SMD және өткізгіш арқылы орналасқан пішіндерден басқа, кеңейтілген тақталардың жобалануында бірнеше арнайы PCB табақшалары қолданылады. Табақша ішіндегі вия — бұл табақша аймағының ішінде толтырылған немесе металлданған вияны қамтитын PCB табақшасы; ол BGA қораптары сияқты компоненттердің астында жоғары тығыздықтағы трассировкаға мүмкіндік береді. Бұл PCB табақшасының пішіні трассировка алаңы өте шектеулі болған кезде компактты құрылғыларда кеңінен қолданылады. Жылулық табақшалар — басқа маңызды түрі, әдетте қуатты басқару ИС-терінің астында орналасады және компоненттен шығатын жылуды тақтаның мыс жазықтықтарына тарату үшін қолданылады. Сынақ табақшасы — бұл жинақтауды бұзбай, тақтаның белгіленген нүктелеріне сынақ зондтарын қосуға мүмкіндік беретін арнайы PCB табақшасы.
Сенімді жинақтау үшін PCB табақшаларын жобалауға қойылатын талаптар
Табақшаның өлшемі, пішіні және аралық ережелері
Печаттық платаның (PCB) контактілік ауданын дұрыс жобалау үшін оның өлшеміне, пішініне және орналасу арақашықтығына назар аудару қажет. Печаттық платаның (PCB) контактілік ауданы компоненттің шығысын қоршаған күшті қосылыс түзу үшін жеткілікті аудан беруі тиіс. Салалық нұсқаулар мен IPC стандарттары әрбір компонент түрі мен корпусы үшін минималды және оптималды PCB контактілік аудандарының өлшемдерін анықтайды. SMD контактілік аудандары үшін жиі дөңгелекленген бұрыштар қолданылады, себебі олар қосылысқа түсетін кернеудің шоғырлану нүктелерін азайтады. Көршілес PCB контактілік аудандарының арасындағы арақашықтық қосылыс қабатының дәлдігі мен паста шаблонының тесіктерін ескере отырып, қайта балқыту кезінде қосылыстардың бірігуін (bridging) болдырмау үшін белгіленеді.
Печаттық платаның (PCB) контакт айнасын қоршаған флюс қабатының ашылуы да осындай маңызды. Флюс қабатымен анықталған (SMD) PCB контакт айнасында ашылу аймағы мыс аймағынан кіші болады, сондықтан флюс материалы контакт айнасының шеттеріне шығып тұрады. Флюс қабатымен анықталмаған (NSMD) PCB контакт айнасында флюс қабатының ашылу аймағы мыс аймағынан үлкен болады, сондықтан бүкіл PCB контакт айнасы ашық қалады. Тар қадамды компоненттер үшін жалпылықта NSMD конфигурациялары қолданылады, себебі олар дәлірек қосылатын қосылыстардың геометриясын қамтамасыз етеді. Әрбір PCB контакт айнасы типі үшін SMD немесе NSMD таңдау компоненттің қаптамасының техникалық сипаттамалары мен өндіріс мүмкіндіктеріне сәйкес болуы керек.
Жылулық демалыс және мыс құюының қосылулары
PCB тақтасының пады үлкен мыс жазықтығымен қосылған кезде, әдетте жылулық жеңілдік сәулелері қосылады. Жылулық жеңілдік болмаған жағдайда паялдау кезінде жылу мыс құйылымына өте тез таралады, ол PCB падының дұрыс паялдау қосылысын құру үшін қажетті температураға жетуін болдырмайды. Жылулық жеңілдік үлгілері PCB падын жіңішке сәулелер арқылы мыс жазықтығымен қосады, жылу берілуін біршама баяулатып, тұрақты паялдауды қамтамасыз етеді. Алайда, жоғары токты қолданыста пад пен мыс жазықтығы арасындағы бекітілген қосылыстар кедергіні азайту үшін қажет болуы мүмкін, бұл жағдайда компенсация үшін жоғары паялдау температурасы қажет.
Жиі қойылатын сұрақтар
PCB пады мен вияның айырмашылығы қандай?
PCB пады — бұл компонентті паялдау үшін тақтаның бетіндегі мыс аймағы. Вия — бұл тақтаның қабаттары арасында сигналдарды тасымалдау үшін құрған және металлданған тесік. Вия-ин-пад (пад ішіндегі вия) екеуін де біріктіреді: вияны тікелей PCB падының ішіне орналастырады; бұл компоненттердің астындағы трассировка кеңістігі қажет болғанда жоғары тығыздықтағы трассировкалар үшін пайдалы.
Неге PCB тақшасының қосылу аймағының өлшемі жинақтау сапасына әсер етеді?
PCB тақшасының қосылу аймағының өлшемі тікелей қосылу орнындағы қалайы қосылысының сапасына әсер етеді. Өте кішкентай PCB тақшасының қосылу аймағы сенімді қосылыс қалыптастыру үшін жеткілікті қалайы ұстай алмайды, нәтижесінде суық немесе әлсіз қосылыстар пайда болады. Ал өте үлкен PCB тақшасының қосылу аймағы қалайының біркелкі емес таралуына немесе көршілес қосылу аймақтары арасында қалайының қосылуына (bridging) әкелуі мүмкін. Компоненттің контуры мен IPC стандарттарына сәйкес дұрыс PCB тақшасының қосылу аймағының өлшемі жоғары жинақтау шығымын қамтамасыз ету үшін маңызды.
PCB тақшасының қосылу аймағы үшін ең жақсы беттік өңдеу қандай?
PCB тақшасының қосылу аймағы үшін ең жақсы беттік өңдеу қолданылуға байланысты. ENIG қосылу аймағының жазық беті мен жақсы қалайылану қасиетіне байланысты жіңішке қадамды PCB тақшасының қосылу аймағы үшін кеңінен қолданылады. HASL стандартты өткізгіштік арқылы орнатылатын компоненттерге арналған PCB тақшасының қосылу аймағы үшін қол жетімді шешім болып табылады. OSP жақсы қалайылану қасиетін ұсынады және экологиялық әсері төмен. Әрбір PCB тақшасының қосылу аймағы типі үшін дұрыс беттік өңдеуді таңдау қойылатын сақтау мерзімі талаптарын, жинақтау процесін және бюджеттік шектеулерді ескеруі керек.