Der umfassendste Leitfaden, den Sie am meisten über PCB-Ringringe benötigen

PCB-Ringringe sind eine der größten Sorgen, mit denen viele PCB-Designer konfrontiert sind. Während Sie sich zu 100 % sicher sein können, dass Sie Ihr Via in der Mitte des Pads platziert haben, besteht die Möglichkeit von Tangenzen und Ausbrüchen. In diesem Artikel dreht sich alles um Leiterplattenringe.

Es befasst sich mit den Herausforderungen bei der Gestaltung von Leiterplatten-Ringen und deren Lösungen sowie der Bedeutung der Leiterplatten-Ringgröße. Mit diesem Artikel können Sie viel lernen. Von hier aus finden Sie einen ausführlichen PCB-Ring-Designleitfaden. Als Leser werden Sie die Herausforderungen verstehen, die mit Leiterplattenringen verbunden sind. Darüber hinaus sind Sie besser in der Lage, Probleme zu lösen, mit denen Sie während der Entwurfsphase konfrontiert sind.

(Bild von Leiterplatten mit Kreisringen)

1. Was ist der PCB-Ring?

Ein ringförmiger Ring ist ein Bereich des Kupferpads, der um ein fertiges und gebohrtes Loch sitzt. Der tote Punkt ist hier die durchkontaktierte Verkupferung. Rund um dieses Via muss ausreichend Kupfer vorhanden sein. Genügend Kupfer ermöglicht die Bildung zuverlässiger Verbindungen zwischen dem Via und den Kupferbahnen. Dies ist insbesondere bei mehrschichtigen Leiterplatten üblich.

Daher ist der primäre Zweck von ringförmigen Ringen, hervorragende Verbindungen herzustellen, insbesondere in Multilayer-Leiterplatten. Mit anderen Worten, Kreisringe dienen als Anker für die Leiterplatte. Der Mindestdurchmesser von ringförmigen Ringen hängt von den Fähigkeiten eines Leiterplattenbestückers ab. Lochdurchmesser variiert je nach Art und ob Galvanik. Kleine Kreise gefährden die Durchfahrt. Kleine Ringe führen zu sogenannten ringförmigen Ausbrüchen.

2. Die Struktur des ringförmigen PWB-Rings

In der Mathematik ist ein Kreisring ein ringförmiges Objekt. Es ist eine Region, die von zwei konzentrischen Kreisen umgeben ist. Gleiches gilt für Leiterplatten. Entsprechend ist ein ringförmiger Ring ein Unterschied zwischen zwei konzentrischen Kreisen oder Scheiben. In adjektivischen Formen ist es ein Ring, genauso wie eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Auf Leiterplatten sind Kreisringe meist kreisförmig aufgebaut. Es ist wichtig zu beachten, dass die Kupferverbindung um das Bohrloch herum umso besser ist, je stärker der Ringwulst ist. Wenn Sie das Risiko von Ausbrüchen vermeiden möchten, müssen Sie die Größe des Rings erhöhen.

(PCBs, die die kreisförmige Struktur von ringförmigen Ringen darstellen)

3. Die Bedeutung des PCB-Rings

Leiterplattenringe sind auf einer gedruckten Schaltung unerlässlich, da sie Platz für zuverlässige elektrische Verbindungen auf einer Leiterplatte bieten. Ohne Ringringe gibt es auf einer Leiterplatte nicht die gewünschten elektrischen Verbindungen. Auf einer Leiterplatte können Probleme im Zusammenhang mit ringförmigen Ringen problematisch sein und die Leiterbahnkontinuität stark beeinträchtigen. Außerdem kann es die Funktionalität der gesamten Platine negativ beeinflussen.

Leider berücksichtigen einige Designer die Bedeutung von Kreisringen nicht ernsthaft. Einige entwerfen Leiterplatten mit hässlich geformten ringförmigen Ringen. Dies ist ein großes Problem, das sich auf Angelegenheiten im Zusammenhang mit der Trace-Kontinuität auswirken kann. Beim Bohren von Ringen ist Genauigkeit von entscheidender Bedeutung, wobei das Bohren nicht daneben liegen sollte. Wenn dies der Fall ist, liegt eine ringförmige Tangentialität vor. Ringtangentialität ist ein Problem, das die Funktionalität einer Leiterplatte negativ beeinflusst.

(Leiterplattenringe und andere elektrische Komponenten)

4. Wie berechnen wir den PCB-Kranz

Es stimmt zwar, dass PCB-Hersteller für die Herstellung präziser Designs verantwortlich sind, aber auch Designer spielen eine große Rolle. Designer sind wichtig, wenn es darum geht, Designs in der richtigen Größe zu entwickeln. Ohne die richtigen Ringgrößen ist die Gesamtfunktion der Platine gefährdet. Die Sicherstellung der richtigen Ringgröße erspart Ihnen später Kummer.

Die Berechnung des Leiterplattenrings ist nicht so schwierig, wie Sie sich das vorstellen können. Die beste Ringbreite ist die Differenz zwischen dem Durchmesser des fertigen Lochs und dem Kupferpad geteilt durch zwei. Nehmen wir an, dass der Pad-Durchmesser 22 mil und der Lochdurchmesser 10 mil beträgt. Wenn dies der Fall ist, wird der Ring wie folgt berechnet:(22 -10) /2 =6 mils.

4.1 Art nach Bedarf bestimmen

Leiterplatten finden aufgrund ihrer hohen Siedepunkte und elektrischen Isoliereigenschaften in vielen Anwendungen eine große Verwendung. Sie werden häufig in Wärmeübertragungs-, Elektro- und Hydraulikgeräten eingesetzt. In letzter Zeit finden Sie die Verwendung von PCBs in Haushaltsgeräten, Militär- und medizinischen Geräten. Bei der Berechnung des Leiterplattenrings müssen Sie berücksichtigen, wo er seinen Einsatz findet. Die Art des ringförmigen Rings hängt von den Anforderungen Ihrer Leiterplatte ab.

Wenn Ihre Leiterplatte besondere Anforderungen stellt, dann kann es sein, dass sie hochwertige Leiterplattenringe benötigt. Das Institute of Printed Circuit Boards listet drei wesentliche Klassen von PCBs auf. Es gibt PCB-Produkte der Klasse 1, 2 und 3; diejenigen der Ebene 3 finden eine starke Anwendbarkeit anstelle von Produkten der Klasse 1 und Klasse 2. Aus diesem Grund sind die Anforderungen an Ringe der Klasse 3 etwas anders. Ihre Pad-Größen müssen größer genug sein, um den Durchkontaktierungsdurchmesser aufzunehmen.

4.2 Gestaltungskriterien des Leiterplattenrings

Ohne die richtigen Designkriterien für ringförmige PCB-Ringe erhalten Sie möglicherweise eine Platine mit schlechter Funktionalität. Es würde helfen, wenn Sie alles richtig machen, damit Ihre Ausrüstung wie gewünscht funktioniert.

Theoretisch lässt sich der beste Ring durch korrektes Bohren in der Mitte des Via-Pads erzielen. Tatsächlich hängt die Bohrgenauigkeit von der Ausrüstung ab, die ein Hersteller verwendet.

Hersteller von Leiterplatten haben spezifische Toleranzen für die Gestaltung von ringförmigen Leiterplattenringen. Meistens sind es ungefähr fünf Meilen. Im Idealfall ziehen Designer es vor, ringförmige Ringe am Totpunkt der Platine anzuordnen. Der Grund dafür besteht darin, eine hervorragende Konnektivität zwischen den Schichten und den Durchkontaktierungen sicherzustellen. Während der Konstruktionsphase ist es wichtig, eine richtige Einstellung des Rings zu haben.

Für dichte Designs ist es daher wichtig, kleinere ringförmige Ringgrößen zu haben. Der Grund dafür ist, dass das Via oder das Pad wenig Platz einnehmen wird.

4.3 Berechnungsformel

Die Berechnungsformel von PCB-Ringringen ist nicht so kompliziert, wie Sie vielleicht denken. Leider sind sich viele Menschen nicht bewusst, zu solchen Berechnungen zu kommen. Aus Durchkontaktierungsgründen bedeutet dies, dass das Bohrloch eine Kupferumgebung benötigt. Der Kupferring ist die Via-Größe oder der Außendurchmesser. Gemäß den IPC-2221A-Standards lautet die Berechnung der Mindestgröße des ringförmigen PCB-Rings wie folgt:

Minimaler ringförmiger Ring =(Min. Ringer-Grenze) * 2 + (Toleranz) + (Lochgröße)

Der ringförmige PCB-Ring ist (Durchmesser des Pads – das Loch) /2. Angenommen, Sie haben einen Pad-Durchmesser von 20 mil und einen Lochdurchmesser von 10 mil. Aus diesem Grund beträgt die Ringbreite 20 – 10 =5 mil.

Wenn Sie wissen, dass Sie ein bestimmtes Pad mit einem ringförmigen Ring von 8 mil haben, dann beträgt der Pad-Durchmesser 8*2. Das entspricht 16 Meilen. Wie Sie sehen können, ist die Berechnungsformel von PCB-Ringringen kein komplizierter Prozess.

4.4 Minimaler ringförmiger Ring

Dabei ist auf die Mindestringbreite zu achten. Es ist wichtig zu beachten, dass es einen ringförmigen Mindestring auf der inneren und äußeren Schicht einer Leiterplatte gibt. Die meisten Designer einigen sich auf einen ringförmigen Mindestring von 0,1 mm auf den inneren Lagen einer Leiterplatte. Außerdem einigen sich die meisten PCB-Designer auf 0,05 mm als minimalen ringförmigen Ring auf der äußeren Schicht.

Wenn Sie die besten und wünschenswertesten Mindestringringe erzielen möchten, müssen Sie einige Dinge beachten. Aber das Wichtigste ist, sicherzustellen, dass Sie mit einem Designer zusammenarbeiten, der Design for Manufacturability (DFM) schätzt. Mit DFM erwerben Sie Leiterplatten mit der minimalen Ringgröße.

4.4.1 Was ist der kleinste Kreisring?

Aufgrund der engen Abstände benachbarter Elemente entscheiden sich Designer manchmal dafür, kleine ringförmige PCB-Ringe herzustellen. Es ist wichtig zu beachten, dass kleine Ringringe die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sich gebohrte Durchkontaktierungen nahe an den Rändern der Ringringe befinden.

Im schlimmsten Fall kann das gebohrte Via aus dem ringförmigen Ring ausbrechen. Dies kann auf eine unterbrochene Spurverbindung hinauslaufen. Schlimmer noch, es kann zu einer fragilen Beziehung führen, die die Funktionalität des Boards beeinträchtigt. Der kleinste ringförmige Ring ist -1mil. Leider ist das nicht ideal, da es die Chance auf einen Durchbruch erhöht.

4.4.2 So berechnen Sie den kleinsten Kreisring

Wie bereits erwähnt, ist die Schätzung der Größe des Rings an sich keine schwierige Sache. Auch hier gilt:Je kleiner der ringförmige Ring, desto besser. Kleine Ringringe sind hervorragend, wenn es um Kosteneinsparungen geht. Wie bei der Berechnung des maximalen Kreisrings wird auch der kleinste Kreisring fast genau berechnet. Um den kleinsten Ring zu berechnen, müssen Sie das Kupfermaß nehmen und es vom Bohrerdurchmesser subtrahieren. Die Zahl, die Sie sollten durch zwei geteilt werden. Die Mehrheit der PCB-Designer stimmt darin überein, dass der kleinste ringförmige Ring 0,050 mm betragen muss.

(Leiterplatten mit gleicher Ringbreite)

5. Was ist der Unterschied zwischen Leiterplattenring und Durchgangsloch

Es gibt einen bemerkenswerten Unterschied zwischen PCB-Ring und Durchgangsloch. Der Bereich zwischen dem Kupferpad und dem Rand des gebohrten Vias ist ein ringförmiger Ring. Wie bereits erwähnt, ist es umso besser, wenn die Breite des ringförmigen Rings groß ist. Dadurch können Verbindungen für gebohrte Durchkontaktierungen bereitgestellt werden. Auf bestimmten Leiterplatten sind Kreisringe fast gleich groß.

Wenn es um Leiterplatten geht, hört man oft den Begriff Durchgangsloch. Auch als „Durchgangsloch“ bezeichnet, bezieht sich dies auf ein Montageschema, das für elektronische Komponenten anwendbar ist. Es beinhaltet die Verwendung von Leitungen an Elementen, die in Löcher eingeführt werden, die in die Leiterplatte gebohrt werden. Es ist wichtig anzumerken, dass Durchgangsbohrungen eine der ältesten Technologien sind. Es gibt jedoch triftige Gründe für die Verwendung. Zum Beispiel ist Durchgangsloch ideal für Bastler. Es kommt mit ein wenig Aufhebens und einigen Fehlern, versehentlich Brücken zu erzeugen.

(Eine Maschine zum Bohren von Leiterplattenringen)

6. Äußerer Ring (OAR) und innerer Ring (IAR)

Ein äußerer ringförmiger Ring (OAR) unterscheidet sich vom inneren ringförmigen Ring (IAR), wie unten erklärt. Beide unterscheiden sich in Terminologien und deren Berechnung.

6.1 Was macht den äußeren Ring aus

Ein äußerer ringförmiger Ring besteht aus einem Kupferpad. Das Kupferpad ist das wesentliche Material, das Sie in einem äußeren ringförmigen Ring finden.

Berechnung

Die Berechnung des Außenrings ist ein einfacher Vorgang. Der äußere ringförmige Ring ist 1/2 (der Durchmesser des äußeren Pads). Hier ist ein anschauliches Beispiel für die Berechnung des äußeren Kreisrings:

OAR =(Kupferkissendurchmesser – WERKZEUGGRÖSSE)/2. So kommen Sie zu solchen Messungen. Die WERKZEUGGRÖSSE =ENDGRÖSSE + 0,10 mm für PTH-Bohrungen + 0,00 mm für die gesamten NPTH-Bohrungen.

6.2 Was ist ein innerer Ring

Der Inner Annular Ring (IAR) ist der Bereich, der zwischen dem Lötloch und dem Rand der äußeren Schicht des Lötpads liegt. So einfach ist das. Viel besser, es ist kein schwieriger Prozess, den inneren ringförmigen Ring einer Leiterplatte zu berechnen. Im Folgenden wird alles erklärt:

Berechnung

Der innere ringförmige Ring ist 1/2 (Durchmesser der inneren Schicht – ). Um den inneren Ring zu berechnen, müssen Sie den Durchmesser des Kupferpads abzüglich der TOOLSIZE nehmen. Danach müssen Sie die Zahl, die Sie erhalten, durch 2 teilen. Die TOOLSIZE =END SIZE + 0,10 mm für die gesamten PTH-Löcher + 0,00 mm für die gesamten NPTH-Löcher.

Angenommen, Sie möchten den IAR auf einem Kupferpad von 0,60 mm mit einem fertigen Loch mit einem Durchmesser von 0,25 mm berechnen. Daher lautet die IAR wie folgt:

0,60 mm – (0,25 mm + 0,10 mm) /2. Dies entspricht 0,60 mm – 035 mm / 2 =0,250 mm/2. Das Ergebnis ist 0,125 mm.

(Leiterplatten innerer und äußerer Kreisring)

7. Was ist der Tränenring?

Wenn es um die Herstellung von Leiterplatten geht, werden Sie vielleicht auf den Begriff Teardrop stoßen. Der Name kommt von seiner Form. Teardrops entstehen meist während des Bohrvorgangs. Während des Bohrens kommt es häufig zu Fehlausrichtungen des Bohrers. Hier kann ein Bohrer viel Kupfer von den Verbindungsstellen einer Leiterplatte entfernen.

Dies kann zu unterbrochenen Leiterbahnverbindungen oder einer dünnen Verbindung führen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Tränen in PCBs eine wesentliche Rolle spielen. Eine Mehrheit der Designer verwendet sie, um Mikrorisse zu verhindern. Mikrorisse entstehen meist an der Verbindung von Pad und Leiterbahn. Der Hauptzweck von Teardrops besteht jedoch darin, die Integrität während der Leiterplattenproduktion sicherzustellen.

Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen der Bohrer während des Bohrens falsch ausgerichtet wird. Es gibt noch andere Gründe, warum PCB-Designer Teardrops verwenden. Einige der wichtigsten Gründe sind die folgenden:

• Es minimiert das Rissrisiko.
• Sie verbessern die Temperaturwechselbeständigkeit von Geräten erheblich.
• Es minimiert die thermische und mechanische Belastung und an Stellen, an denen Spuren mit dem Pad verbunden sind.
• Es hilft bei der Vergrößerung der Toleranz des Leiterplattenherstellers vom Bohrer zum Pad. Dies macht die Herstellung einer Leiterplatte komfortabler.
• Es reduziert die Wahrscheinlichkeit von Rissen drastisch.
• Teardrops machen Leiterplatten auch mechanisch robuster.

8. Häufige Probleme des PCB-Rings

Es gibt viele erwähnenswerte PCB-Krümmerprobleme. Viele Designer sind fast täglich damit konfrontiert. Diese Probleme treten häufig auf, da jeder Hersteller unterschiedliche Rohstoffe, Arbeitskräfte und Designtaktiken verwendet. Obwohl es viele Probleme gibt, sind einige der häufigsten die folgenden:

Unerwünschter ringförmiger Ring

Unerwünschte ringförmige Ringe sind häufige PCB-Probleme. Wenn die Pad-Größe tendenziell klein ist, kann es fehlschlagen. Der Grund dafür ist, dass das Bohrloch viel Platz auf den Pads beansprucht. Um dies zu vermeiden, ist Prototyping für Designer erforderlich.

Das Prototyping sichert die Vermeidung unerwünschter Ringringe vor der Serienreife. Mit Prototypen ist es möglich, Fehler frühzeitig vor der Serienproduktion zu erkennen.

Tangentialität

Die ringförmige Tangentialität von PCB-Ringen ist ein weiteres häufiges Problem, mit dem PCB-Designer konfrontiert sind. In dem Moment, in dem ein Bohrer die gewünschte Markierung verfehlt, werden die resultierenden Lochkanten in Richtung der Größe des Pads. In dem Moment, in dem der Punkt den Rand des Ortes berührt, bewirkt er eine ringförmige Tangentialität.

Wenn die Bohrung weiter abweicht, wird es gefährlich. Dies führt zu Ausbrüchen. Um Tangenten zu vermeiden, muss auf eine perfekte Bohrung geachtet werden. Ihr Bohrer sollte ins Schwarze treffen. Die Genauigkeit der Bohrung sollte auf den Punkt gebracht werden.

Ausbruch

Ausbrüche sind auch häufige Probleme von ringförmigen PCB-Ringen. Ringförmige Ausbrüche treten in dem Moment auf, in dem das gebohrte Via nicht die gewünschte Umschließung durch das Pad erhält. Meistens treten Ausbrüche auf, wenn der Laminierungsprozess dazu führt, dass sich Teile einer Leiterplatte von der Stelle entfernen, an der sie sitzen müssen.

Wollen Sie Flugfälle vermeiden? In diesem Fall müssen Sie darauf achten, dass die Breite des Rings ideal ist. Wie bereits erwähnt, ist die Breite des Rings der Durchmesser des Pads – der Durchmesser des Lochs / 2.

(Durchbruch eines Ringrings auf einer Leiterplatte)

9. Bruchwahrscheinlichkeit gezeichnet durch den Ringraum

9.1 Was ist das Reißen des Rings (Ursachen)

Mehrere Ursachen können dazu führen, dass ringförmige Ringe auf einer Leiterplatte brechen. In den meisten Fällen liegt es an der Alterung einer Leiterplatte. Alte oder zu lange funktionierende Boards neigen zum Reißen des ringförmigen Rings. Mit zunehmendem Alter können Sie sicher sein, dass ein Bauteil bricht. Darüber hinaus ist die Entnetzung des ringförmigen Rings ein weiterer Grund für den Bruch.

Verunreinigungen an den Löchern während des Herstellungsprozesses sind ein weiterer Grund für das Reißen des ringförmigen Rings. Es gibt andere bekannte Ursachen für das Herbeiführen des Bruchs der ringförmigen Ringe. Es ist bekannt, dass eine übermäßige mechanische Beanspruchung das Reißen der ringförmigen Ringe herbeiführt. Es ist jedoch noch nicht alles verloren, da es Möglichkeiten gibt, Fälle von Brüchen in den Ringen zu vermeiden.

9.2 Wie können wir vermeiden

Es gibt mehrere Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass Sie Fälle vermeiden, in denen der ringförmige Ring reißt. Zunächst einmal müssen Sie sicherstellen, dass die Art des verwendeten Materials von höchster Qualität ist. Außerdem müssen Sie sicherstellen, dass Sie mit qualifizierten Herstellern zusammenarbeiten. Wenn Sie Ihre Leiterplatten von erfahrenen Herstellern beziehen, können Sie sicher sein, dass es zu keinem Ringbruch kommt.

Möglicherweise müssen Sie auch Ihre Leiterplatten ersetzen, insbesondere wenn sie alt sind. Achten Sie darauf, dass Sie Ihre Leiterplatten keiner übermäßigen mechanischen Belastung aussetzen. Stellen Sie sicherheitshalber sicher, dass keine Bohrungsverschmutzung vorhanden ist. Stellen Sie sicher, dass der Herstellungsprozess alle Verfahren befolgt, um solche Fälle zu vermeiden.

10. Fähigkeiten zur Anpassung der Ringgröße von Leiterplatten

Wenn die Größen Ihrer Ringringe abweichen, kann dies zu Problemen auf Ihrer Leiterplatte führen. Ringringe, die nicht die gewünschte Größe haben, funktionieren nicht wie vorgesehen. Probleme mit der Größe des Rings treten auf, wenn die Bohrung nicht genau ist. Das Ändern der Ringgrößen von Leiterplatten erfordert jedoch einige besondere Fähigkeiten. Das ist leicht möglich, besonders wenn Sie einige Werkzeuge haben.

Die besten Tools sind diejenigen, die von Cadence erhältlich sind und sich hervorragend für das Design von PCBs und Analysen eignen. Wenn Sie den OrCAD PCB Designer verwenden, können Sie die gewünschten ringförmigen Ringgrößen erhalten. Alles, was Sie tun müssen, ist, das gewünschte Pad und die Länge des Lochs einzugeben. Sie müssen dies während des PCB-Layout-Designs tun.

Zusammenfassung

Der Toroid ist sehr wichtig auf der Leiterplatte. Sie fungieren als Verbindungsknoten, die zwischen verschiedenen Schichten der Leiterplatte arbeiten. Ohne Ringringe funktionieren Leiterplatten nicht wie vorgesehen. Leider machen viele PCB-Designer es nicht richtig, wenn es um Kreisringe geht. Viele erreichen nicht die richtige Breite, während andere mit Ringbruchproblemen enden.

Sie benötigen hochwertige Leiterplatten mit besten Ringringen? Wenn ja, suchen Sie nicht weiter als OurPCB. Wir stellen einige der besten Leiterplatten mit der gewünschten ringförmigen Ringbreite her. Unsere Leiterplatten leiden selten unter Tangentialität und Ausbrüchen. Die besten Leiterplatten erhalten Sie von uns. Bei uns kann wne den Austausch organisieren, um gemeinsam etwas über PCBs zu lernen.