Por que os orifícios passantes são PLACADOS nos PCBs?

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Tanto quanto eu entendo, os orifícios nas placas de circuito impresso são frequentemente revestidos, daí o termo PTH. Deixando o vermelho denotar cobre, a primeira figura mostra um orifício passante revestido e a segunda figura mostra um que não é. A linha preta grossa é o pino de um componente, enquanto a prata indica solda aplicada. Não consigo descobrir por que o revestimento de cobre (também conhecido como barril) é necessário - alguém pode explicar o porquê?

Com revestimento:

Com chapeamento

Sem revestimento (por que não é essa a norma?) :

Sem através de chapeamento

Tosh
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A questão principal é que, com orifícios revestidos, o PCB pode funcionar como projetado e pode ser testado "sem carga". isto é, um componente de engenharia por si só, independente de outros componentes ou etapas de fabricação. || Com links ou fios de componente para conexões, a integridade das conexões depende da soldagem de componentes e links. Como já foi dito, os dois lados de um componente podem não estar acessíveis ou o componente não pode ser "liderado" - ou ambos. Um excelente exemplo deste último é o pacote BGA. Procure se você não conhece !!!
Russell McMahon
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Se você fizer uma prancha sem furos passados ​​e com almofadas nos dois lados, não só precisará soldar os dois lados, mas poderá achar mais difícil fazê-lo, pois o gás aquecido preso no orifício do orifício ao redor do pino pode interferir com o filé de solda. Em um furo passante galvanizado, a solda molha o revestimento e o furo acaba cheio de metal.
Chris Stratton

Respostas:

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Para que o seu esquema conecte as camadas superior e inferior, DUAS condições devem ser atendidas:

  1. A almofada no TOP deve estar acessível e deve ser soldada (separadamente).
  2. O bloco na parte inferior deve estar acessível e deve ser soldado (separadamente).

Em muitos casos, a almofada superior de um componente do orifício passante NÃO é acessível porque o corpo do componente o cobre. Então isso não é prático.

Na maioria dos casos, NÃO HÁ NENHUMA derivação de componentes, de onde você precisa passar de um lado para o outro. Inserir pequenos pedaços de arame e soldar AMBOS OS LADOS simplesmente não é prático, mesmo para montagem manual, sem mencionar a montagem automatizada, pois todos os equipamentos modernos são virtuais.

Dobra o esforço de exigir a soldagem em AMBOS os lados de até um condutor de componente passante = furo. Isso leva o dobro do tempo de montagem e aumenta muito as chances de erro de montagem. Simplesmente não é razoável em nenhum nível.

Richard Crowley
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Oi Richard - Estou tentando entender seu segundo ponto "Na maioria dos casos, NÃO HÁ nenhum componente de ligação em que você precisa passar de um lado para o outro". Você está dizendo que o lead do componente não é longo o suficiente para chegar de um lado ao outro? Obrigado por outros pontos - eles fazem sentido.
6276 Tosh
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Além disso, encontrei esta imagem imgur.com/G7Ygv8F no livro de Khandpur em 2006. Esse resistor parece estar soldado dos dois lados, certo? Então, suponho que esse não seja um desses "MAIS casos" que você mencionou - estou correto nisso?
6276 Tosh
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@ Tosh: Ele está dizendo que é mais comum encontrar uma via em que não haja chumbo componente (e, portanto, não há uma maneira "fácil" de conectar os dois lados) do que onde há um.
Ignacio Vazquez-Abrams
@ IgnacioVazquez-Abrams Se não houver chumbo componente ... então não seria um dispositivo de montagem em superfície? Então não haveria um buraco no tabuleiro?
Tosh
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@ Você está subestimando drasticamente a necessidade de VIAs. Um VIA é um local na placa do PC em que você deve se conectar de uma camada à outra, mas NÃO HÁ nenhum componente. Então, você precisa de um orifício para fazer a conexão. Isso é extremamente necessário para placas com mais de duas camadas.
Richard Crowley
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Sua primeira imagem não é completamente precisa. A solda também deve estar grudada no revestimento do furo, e não apenas conectando-se às camadas superior e inferior do metal. Ou seja, o revestimento oferece maior estabilidade mecânica e maior resistência da junta devido à área de superfície muito maior disponível para solda.

Ignacio Vazquez-Abrams
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Além disso, a não colocação de furos não salva nenhuma etapa de processamento na maioria dos projetos, porque ainda existem vias - mas um projeto sem furos não revestidos pode pular uma etapa de perfuração.
Simon Richter
@SimonRichter - não tenho certeza se entendi o que você disse sobre salvar a etapa de perfuração; o buraco deve estar lá para que não haja como fugir da perfuração, certo?
Tosh
Ignacio - Encontrei uma imagem que ilustra o seu ponto: imgur.com/G7Ygv8F sobre a solda persistindo por todo o caminho. Mas não vejo como o revestimento torna a conexão mais forte - a solda também grudaria no substrato, não? Portanto, aderir ao substrato deve aumentar a durabilidade mecânica na mesma quantidade, você não diria?
6276 Tosh
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@ Tosh: Não. Os títulos de solda-metal são muito mais fortes do que os títulos de solda-não-metal, supondo que você possa ligá-los em primeiro lugar e não acabar com algo parecido com a segunda imagem da pergunta.
Ignacio Vazquez-Abrams
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@Tosh, você tem uma etapa de perfuração antes do revestimento e uma após o revestimento. O primeiro pode ser omitido apenas se não houver furos nem vias revestidos; o último se não houver furos não revestidos, o que é mais provável.
Simon Richter
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Se você tiver furos passantes, as faixas dos dois lados da placa (e de todas as camadas internas) serão conectadas sem nenhuma ação adicional.

Os orifícios exclusivamente para esse fim são chamados de "vias" e podem ser menores que os orifícios regulares para os cabos dos componentes.

Isso torna a fabricação de qualquer placa complexa demais para ser de um lado, mais fácil e geralmente muito mais barata do que seria possível, pois não é necessário nenhum esforço extra, como inserir fios de jumper ou soldar nos dois lados.

Também facilita muito o design e o layout das placas de frente e verso, já que você não precisa mais se esforçar para minimizar o número de faixas na "outra" camada, minimizar o número de jumpers ou garantir que os cruzamentos entre as camadas não estejam embaixo dos componentes. .

E isso permite aumentar a densidade da placa e usar placas menores, gabinetes mais baratos, etc ...

Ele também permite que o fabricante de PCB execute "testes de placa vazia" de cada uma dessas interconexões antes da adição de qualquer componente - eliminando muitos defeitos. (Alguns fabricantes de PCBs realizam testes sem placa).

Os furos galvanizados oferecem tudo isso antes mesmo de considerar como você realmente solda um componente à placa de circuito impresso - embora ela também ofereça vantagens ...

Brian Drummond
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Furos passantes revestidos são bons mesmo quando solda manualmente placas de um lado. Se a solda for aplicada a uma almofada sem um orifício revestido, ela tenderá a formar um "anel" ao redor do orifício; se um pino no meio do todo deve estar conectado, é preciso finagle a solda para fazer a ponte entre o pino e a base. Ao aplicar a solda em uma almofada com um orifício revestido, a tendência natural da solda é tentar passar pelo orifício, agarrando com mais facilidade qualquer pino que possa estar lá.
Supercat 7/16
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A maioria das placas de circuito é soldada por máquinas. Onda de solda no caso de placas perfuradas. A onda de solda é uma ondulação na superfície da solda derretida pela qual a placa é arrastada usando um transportador. Ele passa por todas as almofadas e fios cortados na parte inferior do quadro. Não solda a parte superior do quadro. Os cabos de solda na parte superior não apenas exigiriam que eles estivessem acessíveis, mas também exigiria mão de obra para soldar cada um. Isso não seria rentável no caso de quantidades de produção - qualquer pequena economia nas placas seria diminuída pelo trabalho manual necessário, sem mencionar o custo de uma restrição de design que exige que todos os leads estejam acessíveis na parte superior ( pense em conectores, capacitores eletrolíticos, soquetes de IC etc.) - isso significa placas maiores, caixas maiores, mais embalagens, mais custos de remessa, mais espaço nas prateleiras etc.

Portanto, o padrão para placas de 2 camadas é orifícios passantes, e a um pequeno custo adicional, você pode ter orifícios não passados ​​conforme mencionado. É uma operação adicional, portanto custa mais - os furos precisam ser perfurados após a operação de galvanização. Provavelmente, a maioria das placas também possui alguns furos não chapeados - elas tendem a ser melhores para coisas como prensar pinos, porque as dimensões são mais controladas.

Não há nada que o impeça de encomendar placas com furos não revestidos em todos os lugares se você gosta de solda extra (embora eles pensem que você cometeu um erro e o 'corrija' se houver almofadas conectadas nos dois lados de um buraco), mas você ganhou ' Não economize dinheiro.

Spehro Pefhany
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Spehro, obrigado pela sua resposta. Você mencionou que a solda por onda solda apenas o fundo, mas não o topo, então isso me fez pensar: e os dispositivos SMT que precisam ser soldados no topo? A Wikipedia diz que "os componentes [SMT] são colados na superfície de uma placa de circuito impresso (PCB) por um equipamento de colocação, antes de passar pela onda de solda derretida". Isso significa que o dispositivo SMT é de alguma forma soldado ao topo pela onda de solda, talvez em uma segunda passagem? Link: pt.wikipedia.org/wiki/Wave_soldering
Toshiba
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As placas SMT são geralmente impressas com pasta de solda e as peças são colocadas na pasta de solda pegajosa e soldadas por refluxo (usando aquecimento por IV ou outro aquecimento, a placa é aquecida a algumas centenas de graus C por breves instantes).
Spehro Pefhany
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É possível colar as peças para baixo e acená-las. Esse método às vezes é usado em furos misturados e placas SMT (com peças SMT no lado 'inferior'), mas é difícil soldar dispositivos de passo realmente fino sem shorts. Às vezes, a cola é usada quando as placas de solda são refluídas com peças dos dois lados, mas nem sempre é necessário.
Spehro Pefhany
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A maioria dos eletrônicos mpdern tem alguma medida de componentes SMD (montados na superfície), os condutores das peças SMD ficam lisos e não passam pela placa. Os orifícios revestidos são uma maneira prática de ligar de cima para baixo. Dessa forma, as camadas superior e inferior são conectadas de fábrica, para que você não precise conectá-las. Eles também proporcionam um bom caminho de baixa resistência térmica quando você deseja usar a placa como dissipador de calor (o FR4 antigo comum é um terrível dissipador de calor). Onde os PTHs são realmente úteis é quando você tem mais de duas camadas e precisa conectá-las ou quando você tem peças com blocos realmente pequenos que precisam ser conectados a outra camada, blocos muito pequenos ou muito numerosos para conectá-los manualmente (OSH o park fará de você um PCB de 4 camadas com orifícios de 0,25 mm com almofadas de 0,45 mm, e isso é a preços amadores, O material de ponta da TI pode ter de 10 a 20 camadas e furos com menos de 0,1 mm de largura, que só passam por uma placa de circuito impresso). Você nãoÉ necessário usar PTHs, mas a tecnologia está em um estágio em que acrescenta apenas alguns por cento ao custo total de uma placa fabricada profissionalmente.

Sam
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Fiz, com o único objetivo de economizar dinheiro, placa frente e verso sem PTH (como a segunda figura da sua pergunta). O quadro era muito simples, mas o teste foi doloroso! - Testar a conectividade de rede na placa era impossível sem primeiro soldar todos os componentes - Uma solda ruim dos componentes (a montagem era feita à mão) significava perda de conectividade elétrica, por isso tenho que verificar novamente todas as juntas várias vezes

Após essa experiência com um PCB de duas camadas, mas sem vias, optei por pagar um pouco mais, mas com tempos de teste mais rápidos.

Portanto, o ponto é: você pode ficar sem o VIAS, mas se estiver falando de algum projeto real e prático, lamentará não tê-lo.

Mauricio
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Richard respondeu bem à pergunta, mas POR QUE um furo passante apenas precisa ser soldado de um lado não foi explicado adequadamente nesta discussão. A tensão superficial da solda a percorre ao longo do barril e do componente, percorrendo todo o caminho através do furo, fornecendo uma conexão que é sólida tanto elétrica quanto mecanicamente. Se o orifício não for revestido, o material da placa de circuito é resistente o suficiente para soldar e não atravessar e alcançar o outro lado; portanto, ambos os lados precisam ter a solda aplicada diretamente.

Problemas de instabilidade estrutural podem surgir na grande probabilidade de o ar ficar preso entre as duas camadas de solda em uma placa não revestida.

Peter Sage
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