De beeldverhouding is een cruciale factor bij de productie van printplaten, via plating, en bij de betrouwbaarheid tijdens het gebruik. De beeldverhouding wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de dikte van de printplaat en de diameter van het geboorde gat. De beeldverhouding heeft grote invloed op de productie en prestaties van printplaten.
Een hoge aspectverhouding in PCB-ontwerp kan leiden tot problemen bij het platingproces, wat leidt tot inconsistenties in de koperafzetting en de duurzaamheid van de printplaat vermindert. Dit is met name belangrijk voor de micro-via-aspectverhouding in HDI (High-Density Interconnect) PCB's, waar de gaten aanzienlijk kleiner zijn.
Kennis van de PCB-beeldverhouding biedt ontwerpers en fabrikanten essentiële richtlijnen voor het kiezen van de juiste PCB-gatgrootte en de juiste standaardboormaten voor PCB-ontwerp, om zo de productie en elektrische integriteit te verbeteren.
Wat is de PCB-beeldverhouding?
Voor PCB's wordt de aspectverhouding gedefinieerd als de dikte van een PCB ten opzichte van de diameter van het geboorde gat. Het is een belangrijke factor bij het boren en de productie van PCB's en beïnvloedt de haalbaarheid, betrouwbaarheid en productieopbrengst van het ontwerp.
De beeldverhouding in PCB wordt als volgt gedefinieerd:
Aspectverhouding = PCB-dikte / diameter van het geboorde gat
Bij een printplaat met bijvoorbeeld een dikte van 1.6 mm en een geboord gat van 0.2 mm diameter bedraagt de beeldverhouding bijvoorbeeld 8:1.
Belang van PCB-aspectverhouding
1. Beperkingen bij het boren: Een hoge via-aspectverhouding maakt het boren lastig, vooral bij microvia-aspectverhoudingen voor HDI-borden (High-Density Interconnects).
2. Uniformiteit van de plating: Een hoge aspectverhouding kan een ongelijkmatige koperplating in de wanden van het gat veroorzaken, wat de geleidbaarheid en betrouwbaarheid beïnvloedt.
3. Productielimieten: De meeste fabrikanten hanteren PCB-standaardboormaten die de aspectverhoudingen beperken om productiezekerheid en opbrengst te garanderen.
Berekeningen van de aspectverhouding in PCB
De PCB-beeldverhouding wordt bepaald met behulp van een beknopte formule. Deze formule is gebaseerd op een vergelijking van de dikte van de PCB met de diameter van het geboorde gat.
Aspectverhouding = PCB-dikte / diameter van het geboorde gat
Deze berekening is essentieel om de maakbaarheid te bepalen, vooral met betrekking tot het boren van PCB's en beperkingen ten aanzien van de beeldverhouding.
Voorbeeldberekening
Stel dat we een printplaat hebben met de volgende specificaties:
● PCB-dikte: 1.6 mm
● Diameter geboord gat: 0.4 mm
Met behulp van de formule:
Beeldverhouding = 1.6 mm / 0.4 mm = 4:1
Dit betekent dat de gatdiepte is viermaal de diameter van het gat.
Beeldverhouding in microvia's versus standaardvia's
● Via's met doorlopende gaten: Ze hebben meestal een aspectverhouding van ongeveer 6:1 tot 10:1. De verhouding is afhankelijk van de standaard PCB-boormaten en de bijbehorende platingprocessen.
● Microvia-aspectverhouding: Microvia's die in HDI-PCB's worden gebruikt, hebben een zeer lage aspectverhouding, normaal gesproken ≤ 1:1. Ze worden met een laser geboord en gaan niet door de volledige dikte van de PCB.
Waarom de beeldverhouding belangrijk is bij de productie van printplaten
● Hogere aspectverhoudingen (groter dan 10:1) veroorzaken inconsistenties in de plating, wat resulteert in zwakke verbindingen.
● Voor kleinere geboorde gaten zijn fabricageprocessen nodig om de nauwkeurigheid van de PCB-gatgrootte te waarborgen.
● Gebalanceerde aspectverhoudingen zorgen doorgaans voor een hogere opbrengst en betrouwbaarheid tijdens de productie, terwijl de kans op open circuits en plaatfouten afneemt.
Door de juiste aspectverhouding te berekenen bij het ontwerpen van een PCB kunnen bepaalde prestatie-effecten worden geoptimaliseerd, maar de produceerbaarheid moet ook binnen de grenzen van de industrie worden gewaarborgd.
PCB-aspectverhouding referentietabel
De beeldverhouding is niet vast en varieert afhankelijk van de productiecapaciteit, gatgroottes en standaard boormaten. Hieronder vindt u een referentietabel met typische beeldverhoudingen voor PCB's op basis van industrienormen:
Standaard PCB-beeldverhouding referentietabel (dikte: gatdiameter)
|
PCB-dikte (mm)
|
Minimale boorgatdiameter (mm)
|
Beeldverhouding
|
|
0.8
|
0.2
|
4:1
|
|
1.0
|
0.2
|
5:1
|
|
1.2
|
0.25
|
4.8:1
|
|
1.6
|
0.3
|
5.3:1
|
|
2.0
|
0.35
|
5.7:1
|
|
2.4
|
0.4
|
6:1
|
|
3.2
|
0.5
|
6.4:1
|
Richtlijnen voor microvia-aspectverhouding
De microvia-aspectverhoudingen kunnen heel laag zijn, omdat ze met een laser worden geboord.
|
Microviadiepte (mm)
|
Microvia-diameter (mm)
|
Beeldverhouding
|
|
0.1
|
0.1
|
1:1
|
|
0.15
|
0.125
|
1.2:1
|
|
0.2
|
0.15
|
1.3:1
|
Belangrijke overwegingen voor de PCB-beeldverhouding
● Hoge aspectverhoudingen (meer dan 10:1) kunnen leiden tot problemen bij het boren en plateren van PCB's.
● Standaard PCB-doorvoervia's moeten een aspectverhouding ≤ 10:1 hebben voor een correcte koperplating.
● Microvias moeten een aspectverhouding van 1:1 of lager hebben om de betrouwbaarheid van HDI PCB-ontwerpen te garanderen.
● Dit verschilt per PCB-fabrikant. Daarom is het verstandig om dit bij hen te controleren voordat u het ontwerp goedkeurt.
Met behulp van deze PCB-specificaties voor beeldverhoudingen kunnen we de maakbaarheid verbeteren, defecten beperken en de PCB-prestaties optimaliseren.
Conclusie
De PCB-beeldverhouding vormt een kritische overweging in PCB-ontwerp en -productie, wat direct van invloed is op de haalbaarheid van PCB-boren, via plating, en de algehele betrouwbaarheid. Door de relatie tussen PCB-dikte en PCB-gatgrootte te kennen, kunnen ingenieurs ontwerpen verder optimaliseren met normen die een hoogwaardige productie bevorderen.
Voor through-hole via's moet de beeldverhouding tussen PCB's onder de 10:1 worden gehouden om problemen met de plating te voorkomen, terwijl de microvia-beeldverhouding ≤ 1:1 moet zijn om de betrouwbaarheid in HDI-ontwerpen te verbeteren.
Door de standaardhandleiding en de aanbevelingen van PCB-fabrikanten voor standaard PCB-boormaten te volgen, kunt u een goede maakbaarheid en een minimaal aantal defecten garanderen.
Inzicht in dit ontwerpaspect bevordert optimale prestaties van de voltooide PCB, een langere levensduur en kosteneffectiviteit. Of het nu gaat om standaard- of high-density interconnect (HDI)-toepassingen, het beheersen van de aspectverhouding is essentieel voor het succes van een PCB.
