Les anneaux constituent la partie centrale du circuit imprimé. Il s'agit d'une structure circulaire en cuivre percée sur la carte. La taille et les dimensions de ces trous sont importantes pour la conception des circuits imprimés, car elles contribuent à Évitez tout dysfonctionnement sur la carte. Les empilements multicouches permettent de concevoir des circuits imprimés complexes. La connexion des plots de connexion entre les couches est réalisée par le perçage de petits trous appelés vias. Cet anneau permet d'établir de bonnes connexions électriques entre deux couches différentes grâce à des pastilles de cuivre. Cette page explique la fabrication de ces anneaux et leur importance pour le circuit imprimé. Commençons.
Qu'est-ce qu'une bague annulaire ?
Les circuits imprimés se déclinent en différents types selon la configuration des couches : simples, doubles et multicouches. Des couches de cuivre, ou pistes, sont appliquées sur la carte, là où les différents composants sont connectés pour créer des projets et des circuits.
Pour les cartes multicouches, les différentes couches sont reliées par de petits trous appelés vias. Ces vias sont essentiels à la conductivité des différentes couches et à la précision de la conductivité de la carte. Du cuivre est appliqué autour des trous, appelé anneau.
Les dimensions annulaires minimales sont de 1 mil. Cependant, elles peuvent varier en largeur selon les dimensions de la carte. Pour une connexion électrique correcte et stable sur la carte, les caractéristiques de conception et de fabrication des bagues annulaires doivent être prises en compte.
Structure des anneaux annulaires
Bague annulaire extérieure (OAR)
· Ils se trouvent sur la couche externe du circuit imprimé et sont facilement visibles. Ils facilitent le montage des composants et connectent leurs broches aux pistes de la carte. Ils offrent une bonne maniabilité à la soudure et de bonnes connexions électriques et un bon maintien mécanique.
· La largeur minimale des anneaux sur les couches externes du panneau est de 0.05 mm.
· Cette formule est utilisée pour les mesures de la bague annulaire extérieure :
Anneau annulaire de la couche externe = (diamètre du tampon de la couche externe – diamètre du trou plaqué)/2
Anneau annulaire de couche interne (IAR)
· Ces anneaux sont présents au niveau des couches internes des cartes multicouches. Ils permettent de connecter les différentes couches via des vias. Un alignement précis est-il assuré pour une connexion correcte des couches internes ?
Anneau annulaire de couche interne = (diamètre du tampon de couche interne – diamètre du trou plaqué)/2
Bague annulaire finie (FAR)
La zone située entre le bord extérieur de la pastille de soudure et le trou de soudure est appelée bague annulaire finie. Des trous percés dans des bagues annulaires plus ou moins excentrées peuvent les briser. Ce rapport dépend du diamètre extérieur de la pastille de soudure sur le diamètre du trou.
Bague annulaire en forme de larme
Ce type de bague annulaire présente une forme de goutte. Pour relier les bords extérieurs, du cuivre supplémentaire a été ajouté au lieu de former un cercle complet. L'utilisation de cuivre supplémentaire renforce la résistance de la bague.
· La principale caractéristique de ces bagues annulaires est que si le foret passe légèrement au moment du perçage, il peut avoir une chance d'enlever du cuivre et d'affecter la connexion.
· Ce type de bague annulaire minimise également les fissures sur le cuivre mince.
· Il contrôle également les contraintes mécaniques ou thermiques et évite tout désalignement dans le trou de perçage.
Taille de l'anneau annulaire
La taille de la bague annulaire est essentielle pour la précision des connexions électriques des cartes et la stabilité de la conception. Une bague annulaire appropriée est essentielle pour réaliser correctement les soudures, éviter les défauts lors du perçage et réduire les risques de décollement des pastilles. La taille de la bague annulaire a un effet direct sur le bon fonctionnement des soudures, la conductivité et la résistance de la carte, notamment pour les vias traversants.
La taille appropriée des anneaux assure une couverture de placage uniforme et contrôle différents problèmes, tels que les vides ou les fines couches de cuivre.
Certains paramètres utilisés pour les bagues annulaires sont
· Diamètre extérieur: Il s'agit du diamètre global du tampon avec une bague annulaire et un trou.
· Diamètre du trou percé : Ce diamètre est un trou percé à bord.
· Largeur de l'anneau annulaire (W) : Il s'agit de la distance radiale entre le bord du trou percé et le bord extérieur du tampon.
Comment calculer la taille annulaire
La taille de l'anneau correspond à la largeur de l'anneau formé à partir d'un point extérieur du via. Les anneaux s'étendent vers l'extérieur du via et présentent une largeur spécifique selon la carte. La formule suivante permet de mesurer la taille de l'anneau :
Bague annulaire = (diamètre du patin – diamètre du trou fini) / 2
Le diamètre du plot est déterminé en fonction du niveau de la carte, conformément à la norme IPC-2221. Autrement dit : Niveau A : 24 millions, Niveau B : 20 millions, Niveau C : 16 millions.
Le diamètre du trou fini est la taille du via ou son diamètre.
La taille de la bague annulaire est la moitié de la différence entre 2 diamètres.
La taille minimale de l'anneau annulaire pour une carte monocouche est de 0.05 mm.
L'anneau annulaire du panneau multicouche pour les couches intérieures est de 0.1 mm et pour les couches extérieures de 0.05 mm.
Problèmes courants avec les circuits imprimés à anneau annulaire
Tangente
Cela se produit lorsque, par erreur, nous perçons un trou excentré. Un trou décentré reliant le bord de la plaquette indique un problème de tangence. Une autre cause est que le diamètre de la bague annulaire ne correspond pas au trou.
Éclater
Il s'agit d'une tangente plus élevée qui se produit lorsque le trou percé dépasse de la bague annulaire. La bague annulaire est alors sectionnée, ce qui provoque une rupture. Pour résoudre ce problème, réajustez la machine.
Rupture
En cas d'utilisation intensive ou lors du perçage, les bagues annulaires peuvent être endommagées, ce qui entraîne une rupture. Pour éviter ce problème, utilisez des matières premières de qualité et des plaquettes de cuivre épaisses.
Levage de coussinets
Si le plot le long de la bague annulaire est déconnecté du substrat du circuit imprimé, cela entraîne un problème de soulèvement du plot. Ce phénomène est dû aux cycles thermiques et aux contraintes mécaniques. Pour résoudre ce problème, il est conseillé d'utiliser des matériaux et des procédés assurant l'adhérence et évitant une production de chaleur élevée lors de la fabrication de la carte.
Meilleures pratiques en matière de conception de bagues annulaires pour circuits imprimés
1. Considérations de conception
· La largeur de la bague annulaire doit être adaptée à la conception. Normalement, l'épaisseur est de 0.15 mm pour les utilisations standard, mais elle peut être ajustée en fonction de la couche et de l'épaisseur du panneau.
· Le diamètre du patin doit être supérieur à celui du trou, généralement 1.5 fois supérieur à celui du foret.
2. Précision de perçage
· Il est nécessaire de choisir une taille de foret adaptée aux paramètres de la bague annulaire. Pour éviter la formation de bavures, utilisez des forets de haute qualité. Cela permet de maintenir une largeur de bague annulaire adéquate.
Conclusion
Les bagues annulaires sont le principal facteur de conception des circuits imprimés, assurant des connexions électriques et mécaniques précises pour les différents composants connectés. Une conception précise de ces bagues est essentielle au bon fonctionnement de la carte, et leur conception permet une fabrication conforme aux différentes normes industrielles pour préserver la qualité des cartes. Leur configuration précise contribue à la fabrication de cartes haute résistance grâce à la technologie des trous traversants. Pour la conception de circuits à grande vitesse, elles sont essentielles à l'adaptation d'impédance et à la fourniture de signaux de haute qualité.
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