Отверстия с зенковкой в ​​печатных платах

Монтаж печатной платы не так прост, как прикручивание ее на место. Особенно сегодня. Современные устройства компактны. Они сложены, уложены слоями и герметично запечатаны. Поэтому любой выступающий компонент — например, головка винта — может испортить всю конструкцию.

Вот тут-то и появляются зенковки печатных плат. Они не выглядят чем-то особенным. Просто более широкая, неглубокая секция в верхней части отверстия. Однако они решают реальные механические и электрические проблемы. И во многих устройствах они абсолютно необходимы.

Если вы проектируете плату для производства и ее нужно надежно закрепить, вам нужно будет понять, что такое зенковка внутри и снаружи. Итак, что такое зенковка? И почему это так важно?

Давайте разберемся с этим.

Что такое зенковка печатной платы?

Давайте начнем с основ. Цековка — это цилиндрическое углубление с плоским дном. Она просверливается в верхней части отверстия, чтобы головки крепежных элементов, например, винтов с внутренним шестигранником или болтов, располагались заподлицо с поверхностью. Таким образом, ничего не выступает.

В терминах печатных плат зенковка — это модификация стандартного монтажного отверстия. Она сделана шире сверху, с точной глубиной, так что головка винта идеально помещается внутрь.

Теперь, вот почему это важно. Печатная плата (ПП) не очень толстая — обычно 1.6 мм для стандартных плат. Это не оставляет много места для ошибки. Если винт выступает, даже немного, это может вызвать проблемы. Он может давить на корпус, другую деталь или даже на вторую ПП, установленную выше.

Цековка решает эту проблему. Она создает небольшой карман, в который головка винта может встать заподлицо. Таким образом, ничего не торчит, и доска остается прочной. И нет, вы не можете просто просверлить отверстие большего размера и надеяться, что это сработает. Это ослабляет материал и не удерживает винт должным образом.

Что такое символ цековки?

На инженерных чертежах все должно быть предельно ясно. Никаких догадок. Вот тут-то и появляются символы.

Символ цековки выглядит следующим образом:

Далее следуют два измерения:

•  Диаметр цековки.

•  Глубина зенковки.

Пример:

Это означает цековку диаметром 6.5 мм и глубиной 3.0 мм. Обычно этот символ встречается на механических чертежах, особенно в производственных документах, которые включают печатные платы или корпуса.

Почему символ имеет значение? Потому что недопонимание на этом этапе может привести к неправильному размеру отверстия, неправильной установке или повреждению платы. Это может быть дорогостоящим. Или даже катастрофическим, если плата является частью критической системы.

Почему используются цековки печатных плат?

Здесь возникает вопрос: почему бы просто не использовать обычные отверстия? Зачем вообще заморачиваться с цековками? Вот в чем дело. В сборках печатных плат пространство ограничено. И даже крошечные детали дизайна могут создать большие проблемы в дальнейшем.

Давайте рассмотрим основные причины, по которым цековки имеют значение.

1. Монтаж заподлицо

Это большой. Цековки позволяют винтам сидеть заподлицо — или даже слегка утопленными — в печатной плате. Это означает отсутствие выступающих креплений. Отсутствие помех корпусам. Отсутствие царапин на внутренних поверхностях корпуса.

В небольших устройствах, таких как умные часы, носимые устройства или медицинские приборы, буквально нет лишнего места. Выступ в 1 мм может испортить дизайн.

2. Безопасное штабелирование

Многие современные сборки используют несколько печатных плат, сложенных вместе. Их разделяют стойки, распорки или столбики. И эти платы часто скрепляются вместе винтами.

Но вот в чем загвоздка — если головка винта на нижней плате торчит, верхняя плата не может сидеть ровно. Цековки решают эту проблему, скрывая головку винта внутри платы. Теперь верхняя печатная плата может лежать прямо сверху, сохраняя все аккуратно и ровно.

3. Заземление и контроль электромагнитных помех

Это немного более продвинуто, но это важно. Некоторые конструкции используют металлические стойки и винты не только для монтажа, но и для электрического заземления. В этих случаях вам нужен постоянный, плотный контакт металла с металлом.

Помогает зенковка. Она обеспечивает плотное прижатие головки винта к медной заземляющей площадке или монтажному кольцу, обеспечивая надежное заземление и лучшую электромагнитную защиту.

Плохое заземление приводит к проблемам с ЭМП. Это означает помехи, неудачные тесты и дорогостоящую переделку.

4. Устойчивость к вибрации

В автомобильных или промышленных печатных платах вибрация является серьезной проблемой. Крепежные элементы должны быть прочными. Головка винта, установленная заподлицо в зенковке, равномерно распределяет нагрузку. Это уменьшает движение, что снижает вероятность механического отказа.

5. Чистая эстетика

Иногда это касается и внешнего вида. В потребительской электронике премиум-класса — например, смартфонах или планшетах — внутренние компоненты часто проектируются с учетом эстетики. Даже размещение и глубина винтов тщательно контролируются.

Цековки помогают создать бесшовную внутреннюю структуру. Это важнее, чем вы думаете, особенно в высококачественных продуктах.

Применение зенковок печатных плат

Вот несколько реальных примеров того, где можно встретить цековки на печатных платах:

•  Бытовая электроника: Такие устройства, как смартфоны или планшеты, часто используют многослойные макеты плат. Винты с зенковкой помогают удерживать слои плотно и надежно.

•  Промышленное оборудование: Машины трясутся, очень сильно. Вот почему используются виброустойчивые крепления. Цековки помогают удерживать винты плотно и надежно, даже при постоянном движении.

•  Автомобильная электроника: Автомобили проходят через жару, холод, удары и тряску. Нет места для ослабленных деталей. Цековки гарантируют, что печатные платы будут надежно закреплены. Таким образом, они уменьшают напряжение с течением времени.

•  Медицинское оборудование: Точность имеет решающее значение. Цековки обеспечивают точный монтаж в компактных корпусах.

•  Аэрокосмические системы: Каждый грамм и миллиметр имеет значение. Монтаж заподлицо — необходимость.

Конструктивные особенности зенковок печатных плат

Проектирование цековки несложно. Но она должна быть точной. Неправильный ход — слишком глубокий, слишком широкий или не по центру — может ослабить доску или разрушить сборку.

Вот что нужно иметь в виду:

1. Толщина доски

Не все печатные платы одинаковы. Большинство имеют толщину 1.6 мм, особенно в стандартных сборках. Но платы питания, как правило, толще. Гибко-жесткие конструкции? Часто тоньше.

Вам нужно убедиться, что глубина зенковки не слишком велика. Если углубление врезается слишком близко к слою меди, это может обнажить следы или снизить механическую прочность.

Правило большого пальца:

Оставьте зазор не менее 0.3 мм между дном зенковки и ближайшим медным слоем или отверстием.

2. Покрытие отверстий

Не все монтажные отверстия покрыты металлом. Если ваша зенковка ведет к покрытому металлом сквозному отверстию, это нормально, но помните, что покрытие добавляет толщину.

Типичная толщина стенки отверстия составляет 25–50 мкм. Она не слишком влияет на цековку, если только диаметр не очень мал. Тем не менее, вашему производителю необходимо знать, металлизированное это отверстие или нет, особенно при нанесении поверхностного покрытия или очистке полости.

3. Прочность материала

FR-4 крепкий, но это все еще стекловолокно и эпоксидная смола. Если головка винта будет слишком сильно давить, она может раздавить доску.

Цековки уменьшают материал над головкой винта. Это может сделать плату более хрупкой вокруг монтажных отверстий. Чтобы исправить это, многие конструкции включают металлическую шайбу или медную прокладку под винтом для распределения силы.

В некоторых случаях применения с высокими нагрузками конструкторы используют механические вставки — металлические втулки, которые усиливают расточенное отверстие.

4. Допуски инструмента

Сверление зенковок требует определенных размеров инструмента. Вы не можете предполагать, что у вашего производителя есть все доступные диаметры сверл.

Перед тем как завершить проект, проверьте возможности вашего цеха по производству печатных плат. Большинство работают с фиксированными наборами инструментов — часто с шагом 0.05 мм. Если ширина вашего зенковочного отверстия составляет, скажем, 3.73 мм, они округлят его в большую или меньшую сторону. Это может привести к несоответствиям во время сборки.

5. Обработка поверхности

Это часто упускают из виду. Если винт является частью заземляющего пути, вам нужен металлический контакт. Это означает отсутствие паяльной маски внутри зенковки. В противном случае маска действует как изолятор.

Укажите зазор маски вокруг зенковки в ваших fab notes. А еще лучше используйте медное кольцо или кольцевую прокладку, чтобы обеспечить надлежащий контакт и проводимость.

Зенковка и зенковка — ключевое отличие

Люди часто путают зенковки с зенковками. Они звучат похоже, но это не одно и то же. Давайте проясним это.

В печатных платах зенковки встречаются чаще. Особенно когда проектировщики хотят плоские головки винтов. Зенковки встречаются редко, но они встречаются в особых случаях — обычно при использовании винтов с плоской головкой по эстетическим причинам или при проектировании корпусов с коническими точками входа.

Также есть механическое различие. Зенковки концентрируют напряжение на краю головки винта, что может привести к трещине печатной платы, если материал тонкий. Зенковки равномерно распределяют нагрузку, что делает их более подходящими для хрупких или многослойных сборок.

Итак, если есть сомнения — выбирайте зенковку для печатных плат. Это безопаснее, проще в обработке и дает большую гибкость в выборе оборудования.

Заключение

Цековки не привлекают особого внимания. Но они решают реальные проблемы. Они облегчают монтаж плат. Кроме того, они помогают компонентам правильно располагаться и предотвращают помехи корпусам. Иногда они также улучшают заземление и экранирование.

Если вы проектируете доску, которую необходимо точно сложить, закрыть или смонтировать, не упускайте из виду зенковку.

Просто не забудьте использовать правильный символ в ваших механических чертежах. Кроме того, укажите точную глубину и диаметр. Следите за толщиной платы и прочностью материала. Плюс, четко общайтесь с вашей командой по печатным платам. Это маленькая деталь. Однако в проектировании печатных плат маленькие детали часто имеют наибольшее значение.

Нужна помощь с чертежами изготовления или схемой печатных плат? Всегда проверяйте рекомендации производителя по DFM (проектирование для технологичности).