Почему сквозные отверстия в печатных платах?

8

Насколько я понимаю, сквозные отверстия в печатных платах часто покрываются металлом, отсюда и термин PTH. Красным цветом обозначена медь, первая фигура показывает сквозное отверстие, которое покрыто металлом, а вторая цифра показывает, что это не так. Толстая черная линия - это штырь компонента, а серебро обозначает нанесенный припой. Я не могу понять, зачем нужно меднение (иначе называемое стволом) - кто-то может объяснить, почему?

Со сквозным покрытием:

Со сквозным покрытием

Без через обшивку (почему не это норма?) :

Без сквозного покрытия

вздор
источник
6
Ключевой вопрос заключается в том, что при покрытых металлом отверстиях печатная плата может функционировать так, как задумано, и может быть протестирована «голыми». то есть это инженерный компонент сам по себе независимо от других компонентов или этапов производства. || Со ссылками или выводами компонентов для соединений целостность соединений зависит от пайки компонентов и ссылок. Как уже говорили другие, обе стороны компонента могут быть недоступны или компонент не может быть «свинцовым» - или оба. Отличным примером последнего является пакет BGA. Посмотри, если не знаешь !!!
Рассел МакМахон
8
Если вы делаете доску без плакированных сквозных отверстий и с прокладками с обеих сторон, вам не только придется паять обе стороны, но вам, возможно, будет труднее сделать это, поскольку захваченный нагретый газ в отверстии отверстия, окружающего штифт, может мешать филе припоя. В покрытом металлом сквозном отверстии припой смачивает покрытие, и отверстие заканчивается заполненным металлом.
Крис Страттон

Ответы:

25

Чтобы ваша схема соединяла верхний и нижний слои, ОБА должны выполняться ДВА условия:

  1. Подкладка на ТОПе должна быть доступна и должна быть припаяна (отдельно).
  2. Подушка на дне должна быть доступна и должна быть припаяна (отдельно).

В очень многих случаях верхняя прокладка сквозного компонента НЕ доступна, потому что тело компонента покрывает ее. Так что это не практично.

В большинстве случаев нет НИКАКОГО провода от компонентов, когда вам нужно переходить с одной стороны на другую. Вставлять короткие кусочки проволоки и паять ОБА СТОРОНЫ просто нецелесообразно даже для ручной сборки, не говоря уже об автоматической сборке, так как фактически все современное оборудование происходит.

Это удваивает усилия, требующие пайки ОБА сторонам даже сквозного вывода компонента. Это занимает вдвое больше времени сборки и значительно увеличивает вероятность ошибки сборки. Это просто не разумно на любом уровне.

Ричард Кроули
источник
Привет, Ричард. Я пытаюсь понять твой второй пункт: «В большинстве случаев НИКАКОГО отведения компонентов нет, когда нужно переходить с одной стороны на другую». Ты хочешь сказать, что компонентный провод не достаточно длинный, чтобы добраться от одной стороны до другой? Спасибо за другие пункты - они имеют смысл.
Тош
1
Кроме того, я нашел это изображение imgur.com/G7Ygv8F в книге 2006 года Хандпура. Этот резистор кажется припаянным с обеих сторон, верно? Итак, я полагаю, что это не один из тех "самых" случаев, которые вы упомянули - я прав?
Тош
2
@Tosh: Он говорит, что чаще встречается переход, где нет компонентного провода (и, следовательно, нет «простого» способа соединения двух сторон), чем там, где он есть.
Игнасио Васкес-Абрамс
@ IgnacioVazquez-Abrams Если нет компонентного провода ... разве это не устройство для поверхностного монтажа? Так что же тогда на доске не будет дыры?
Тош
7
@ Тош, ты резко недооцениваешь необходимость в VIA. VIA - это место на плате ПК, где вы должны подключаться от одного слоя к другому, но там вообще нет компонентов. Таким образом, вам нужно отверстие с покрытием через соединение, чтобы сделать соединение. Это крайне необходимо для досок с более чем двумя слоями.
Ричард Кроули
13

Ваше первое изображение не совсем точное. Припой также должен прилипать к обшивке в отверстии, а не просто соединяться с верхним и нижним слоями металла. Другими словами, покрытие обеспечивает улучшенную механическую стабильность и повышенную прочность соединения благодаря гораздо большей площади поверхности, доступной для пайки.

Игнасио Васкес-Абрамс
источник
4
Кроме того, отсутствие отверстий для гальванического покрытия не сохраняет этапы обработки в большинстве конструкций, поскольку все еще существуют переходные отверстия, но проект без отверстий без покрытия может пропустить этап сверления.
Саймон Рихтер
@SimonRichter - не уверен, что понимаю вашу мысль о сохранении шага сверления; отверстие должно быть там, чтобы не было неприятностей с бурением, верно?
Тош
Игнасио - Я нашел изображение, которое иллюстрирует вашу точку зрения: imgur.com/G7Ygv8F о том, что припой все время торчит. Но я не вижу, как покрытие делает соединение более прочным - припой тоже прилипнет к подложке, не так ли? Так что прилипание к подложке должно увеличить механическую прочность на столько же, не правда ли?
Тош
1
@ Тош: Нет. Паяно-металлические связи намного прочнее, чем паяно-неметаллические, предполагая, что вы можете даже связать их с самого начала и не получить ничего похожего на вторую картинку в вопросе.
Игнасио Васкес-Абрамс
2
@ Тош, у тебя есть один шаг сверления до нанесения покрытия и один после нанесения покрытия. Первый может быть опущен только в том случае, если нет ни сквозных отверстий, ни сквозных отверстий, последний - если нет непокрытых отверстий, что более вероятно.
Саймон Рихтер
11

Если у вас есть сквозные отверстия, дорожки на обеих сторонах платы (и любые внутренние слои) соединяются без каких-либо дополнительных действий.

Отверстия, специально предназначенные для этой цели, называются "сквозными" и могут быть меньше обычных отверстий для выводов компонентов.

Это делает изготовление любой платы слишком сложным, чтобы быть односторонним, более простым и, как правило, намного более дешевым, чем это возможно, поскольку никаких дополнительных усилий, таких как вставка перемычек или пайка с обеих сторон, не требуется.

Это также значительно упрощает проектирование и расположение двухсторонних плат, так как вам больше не нужно напрягаться, чтобы минимизировать количество дорожек на «другом» слое, или минимизировать количество перемычек, или гарантировать, что пересечения между слоями не находятся под компонентами. ,

И это позволяет вам увеличить плотность платы и использовать меньшие платы, более дешевые корпуса и т. Д.

Это также позволяет производителю печатных плат выполнять «тестирование на плате» каждого из этих соединений перед добавлением каких-либо компонентов, что устраняет многие дефекты. (Некоторые производители печатных плат проводят тестирование без платы).

Покрытые отверстиями дают вам все это, даже не задумываясь о том, как на самом деле припаять компонент к печатной плате, хотя и там есть свои преимущества ...

Брайан Драммонд
источник
1
Сквозные сквозные отверстия хороши даже при ручной пайке односторонних плат. Если припой наносить на подушку без отверстия с покрытием, он будет образовывать «пончик» вокруг отверстия; если предполагается, что штифт в середине целого соединен, необходимо найти припой, чтобы он переместился между штифтом и контактной площадкой. При нанесении припоя на прокладку с сквозным отверстием для пайки естественная тенденция припоя будет заключаться в том, чтобы попытаться протянуть себя через отверстие, тем самым значительно упростив захват любого штифта, который может там находиться.
Суперкат
8

Большинство печатных плат спаяны машинами. Волна припоя в случае сквозных досок. Волна припоя - это рябь на поверхности расплавленного припоя, через которую доска протягивается с помощью конвейера. Он проходит через все колодки и обрезанные выводы на нижней части доски. Не паяет верхнюю часть платы. Приводы для пайки сверху не только требуют, чтобы они были доступны, но и требуют ручной работы для пайки каждого из них. Это не будет экономически эффективным в случае объемов производства - любая крошечная экономия на платах будет уменьшена за счет ручного труда, не говоря уже о стоимости конструктивного ограничения, которое требует, чтобы все провода были доступны сверху ( подумайте о разъемах, электролитических конденсаторах, гнездах для микросхем и т.

Таким образом, стандартом для двухслойных плит являются сквозные отверстия, и за небольшую дополнительную плату вы можете иметь отверстия без покрытия, как вы упомянули. Это дополнительная операция, поэтому она стоит дороже - отверстия должны быть просверлены после нанесения покрытия. Вероятно, у большинства досок также есть несколько незакрытых отверстий - они, как правило, лучше подходят для таких вещей, как запрессовка в штифты, потому что размеры более контролируемы.

Ничто не мешает вам заказывать платы с необработанными отверстиями повсюду, если вам нравится дополнительная пайка (хотя они могут подумать, что вы допустили ошибку и «исправили» ее для вас, если по обе стороны от отверстия есть соединенные колодки), но вы выиграли ». сэкономить деньги.

Спехро Пефхани
источник
Спехро, спасибо за ваш ответ. Вы упомянули, что пайка волной припоя только припаяет нижнюю часть, но не верхнюю, поэтому это заставило меня задуматься: а как насчет SMT-устройств, которые нужно припаять к верхней части? Википедия говорит: «Компоненты [SMT] наклеиваются на поверхность печатной платы (PCB) с помощью оборудования для размещения перед прохождением через волну расплавленного припоя». Означает ли это, что устройство SMT каким-то образом припаяно к вершине волной припоя, возможно, на втором проходе? Ссылка: en.wikipedia.org/wiki/Wave_soldering
Тош
1
Плиты SMT обычно печатаются с помощью паяльной пасты, а затем детали устанавливаются на клейкую паяльную пасту и паяются припоем (с помощью инфракрасного или другого нагрева плата кратковременно нагревается до пары сотен градусов Цельсия).
Спехро Пефхани
1
Можно приклеить детали и припаять их волной. Этот метод иногда используется в смешанных сквозных и SMT-платах (с SMT-деталями на «нижней» стороне), но трудно припаять действительно мелкие устройства без шортов. Клей иногда используется при оплавлении паяльных плат с деталями с обеих сторон, но это не всегда необходимо.
Спехро Пефхани
2

Большая часть современной электроники имеет некоторые компоненты SMD (поверхностного монтажа), выводы компонентов SMD лежат плоско и не проходят через плату. Сквозные отверстия являются удобным способом соединения сверху вниз. Таким образом, верхний и нижний слои соединяются с завода, поэтому вам не нужно подключать их самостоятельно. Они также образуют хороший путь с низким тепловым сопротивлением, если вы хотите использовать плату в качестве радиатора (обычный старый FR4 делает ужасный радиатор). Когда PTH действительно полезны, когда у вас есть более двух слоев, и вам нужно их соединить, или когда у вас есть детали с очень маленькими контактными площадками, которые необходимо подключить к другому слою, контактные площадки слишком малы или слишком многочисленны, чтобы соединять их вручную (OSH Park с радостью изготовит 4-слойную печатную плату с отверстиями 0,25 мм и площадками 0,45 мм, и это по ценам для любителей, ультрасовременный IT-материал может иметь 10-20 слоев и отверстий шириной менее 0,1 мм, которые проходят только часть пути через печатную плату). Ты неприходится использовать ПТГ, но технология находится на стадии, когда она добавляет всего несколько процентов к общей стоимости профессионально изготовленной платы.

Сэм
источник
0

Я сделал, с единственной целью экономии денег, двухстороннюю плату без ПТГ (как вторая фигура вашего вопроса). Доска была очень простой, но тестирование было болезненным! - Проверка сетевого подключения на плате была невозможна без пайки всех компонентов вначале - Плохая пайка компонентов (монтаж был сделан вручную) означал потерю электрического соединения, поэтому я должен перепроверить все соединения несколько раз

После этого опыта с двухслойной платой, но без платы vias, я решил заплатить немного больше, но быстрее тестировать.

Итак, суть в том, что вы можете обойтись без VIAS, но если вы говорите о каком-либо реальном, практическом проекте, вы пожалеете, что его нет.

Маурисио
источник
0

Ричард хорошо ответил на этот вопрос, но ПОЧЕМУ замазанное сквозное отверстие нужно только припаять с одной стороны, в этой теме не было должным образом объяснено. Поверхностное натяжение припоя протягивает его вдоль цилиндра, и компонент проходит через отверстие, обеспечивая прочное электрическое и механическое соединение. Если отверстие не покрыто металлом, материал печатной платы достаточно резистивен, чтобы паять, чтобы он не проходил сквозь него и не достигал другой стороны, поэтому обе стороны должны иметь непосредственное нанесение припоя.

Проблемы структурной нестабильности могут возникнуть при высокой вероятности попадания воздуха между двумя слоями припоя на непокрытой плате.

Питер Сейдж
источник