Chương 4: Thiết kế một PCB
4.8. Định nghĩa lỗ xuyên
Các lỗ và lỗ xuyên được chia ra làm hai loại: các lỗ được mạ (plated-supported) và lỗ không được mạ (non-plated hoặc unsupported). Các lỗ non-plated hay
unsupported có thể có hoặc không có đệm. Đây là những thuật ngữ của nhà sản xuất nhưng việc thiết kế các lỗ có thể được chia làm hai chủng loại (categories) là được hàn (soldered) và không được hàn (non-soldered)
Hình 5-7: Các định nghĩa lỗ xuyên
Trong mỗi chủng loại đó chúng được phân chia thành plated và non-plated
• Được hàn (Soldered)
Lỗ xuyên được mạ (Plated thru-hole - PLTH ) (gồm có vias) Lỗ xuyên không được mạ (NPTH)
• Không được hàn (Non-soldered) Lỗ xuyên được mạ (PLTH)
• Lỗ xuyên không được mạ (NPTH) có hoặc không có đệm
Lỗ xuyên không được hàn
Lỗ vành khuyên nhỏ nhất (hoặc Min.AR) gồm có hai thuật ngữ khác nhau. Một nhà sản xuất, khi nói về Min.AR, khi nói về một Min.AR, là đang nói về Min.AR được yêu cầu bởi các tiêu chuẩn hoặc thông số mà nhà thiết kế đưa ra. Với lỗ vành khuyên được xác định, dựa theo chuẩn IPC hoặc các chuẩn khác, là giá trị AR nhỏ nhất yêu cầu để bảng mạch hoàn thành. Bảng 4-5 là giá trị AR dương tối thiểu bất kể đặc điểm kĩ thuật. Giá trị này không nên dùng nhưng nó giá trị thực tế.
Giá trị này là cho vias hoặc đệm không được hàn và không nên dùng với các đệm đựơc hàn. Nhớ rằng AR chỉ bằng ½ đường kính đệm. Để đạt được điều này, các nhà sản xuất yêu cầu thêm diện tích cho đệm để loại bỏ lỗi của quá trình sản xuất: In, khoan, và registration, như là hình 4-6 và bảng 4-7. Trong công nghệ
Conventional nó vào khoảng 0.003”. Bởi vậy, AR của nhà sản xuất phải thêm vào đệm:
Non-soldered total AR = finished AR + manufacturer's AR Ví dụ: 0.0025" + 0.009" = 0.0115" Total AR
Để tìm total diameter, total AR của giá trị này phải được nhân với 2 Total diameter = total AR x 2
Ví dụ:0 .0115" x 2 = 0.023"
Còn bây giờ đệm yêu cầu đã được tìm, đường kính lỗ kết thúc (finished hole diameter) phải được thêm vào để tìm đường kính đệm tổng cộng (overall pad diameter)
Finished pad diameter = total diameter + finished hole diameter Ví dụ:0 .023" + 0.008" = 0.031"
Bởi vậy, đường kính đệm tối thiểu cho một lỗ 0.008” nên là 0.031”. Mặt khác, cần phải chú ý rằng đây là giá trị tối thiểu và không nên dùng nó trừ khi cần thiết, hoặc các nhà sản xuất đã dùng rất phù hợp. Kích thước khuyến cáo ít nhất là lớn hơn giá trị tối thiểu là 0.002”. Những giá trị ví dụ ở trên được lấy theo chuẩn công nghệ Conventiontal
Bảng 4-5: Lỗ hình khuyên kết thúc
Find internal/external pad diameter = Min. AR (.0025") + MFG AR (.009 ) x
2 + hole diameter
Ví dụ: (0.0025 +0.009" x 2 + 0.070")
Các lỗ xuyên đựơc hàn
Hầu hết các luật như nhau áp dụng cho lỗ xuyên được hàn ngoại trừ bề mặt ngoài phải lớn hơn để tản nhiệt. Nếu có thể, để dễ dàng và chính xác cho việc tính toán, đệm trong nên giống như đệm ngoài, trừ khi một đệm nhỏ hơn cần được dùng. Lý do của việc này là đệm ngoài được hàn còn đệm trong thì không. Một lỗ xuyên được hàn cũng phải tăng để cho cân bằng với đường kính chân do chân sẽ nở ra khi hiệt độ tăng; bởi vậy để đảm bảo sự tản nhiệt đều giữa chân và đệm, thì đệm cần phải tăng.
Chú ý: Các giá trị này dựa vào chuẩn convetional Bảng 4-6: Tính toán đệm
Bảng 4-7: AR kết thúc
Với đệm cho lỗ xuyên được hàn có phạm vi rộng hơn về kích cỡ. Phạm vi này không nhỏ hơn giá trị AR tối thiểu cho tới 2 nhân (2x) với kích thước lỗ. Luật ngón tay cái cho một đệm được hàn là 2 nhân với đường kính lỗ cuối cùng. Ba phép nhân cơ bản, cái tương quan với các yêu cầu thiết kế, có thể để xác định đường kính đệm (bảng 4-9). Hình 4-8 có thể được dùng để xác định công việc tính toán nào để dùng.
Hình 4-8: Biểu đồ luồng để xác định chính xác đệm
Chú ý: Các giá trị này dựa vào các thành phần vật liệu chuẩn và có thể thay đổi dựa vào loại vật liệu.
Bảng 4-8: Bảng tra nhanh Dia. của đệm
Bảng 4-9: Tính toán đường kính đệm được hàn kết thúc