Le guide le plus complet dont vous avez besoin sur l'anneau annulaire PCB

L'anneau annulaire PCB est l'une des plus grandes préoccupations auxquelles sont confrontés de nombreux concepteurs de PCB. Bien que vous puissiez être sûr à 100% que vous avez placé votre via au milieu du pad, il y a des risques de tangences et d'évasions. Cet article est tout au sujet des bagues annulaires PCB.

Il aborde les défis de la conception de bagues annulaires pour PCB et leurs solutions, ainsi que l'importance de la taille de la bague annulaire pour PCB. Avec cet article, attendez-vous à en apprendre beaucoup. À partir de là, vous trouverez un guide détaillé de conception d'anneaux annulaires pour circuits imprimés. En tant que lecteur, vous comprendrez les défis à relever avec les bagues annulaires PCB. De plus, vous serez mieux placé pour résoudre les problèmes rencontrés lors de la phase de conception.

(Image de PCB avec bagues annulaires)

1. Qu'est-ce que la bague annulaire PCB ?

Un anneau annulaire est une zone du tampon de cuivre qui se trouve autour d'un trou fini et percé. Le point mort ici est que le placage de cuivre traversant. Tout autour de ce via, il doit y avoir suffisamment de cuivre. Une quantité suffisante de cuivre permet la formation de connexions fiables entre le via et les pistes en cuivre. C'est courant, en particulier dans les PCB multicouches.

Par conséquent, le but principal des anneaux annulaires est d'établir d'excellentes connexions, en particulier dans les PCB multicouches. En d'autres termes, des anneaux annulaires servent d'ancrages pour la carte de circuit imprimé. Le diamètre minimum des anneaux annulaires dépend des capacités d'un assembleur de PCB. Le diamètre du trou varie selon la nature et si la galvanoplastie. Les petits cercles mettent via en danger. Les petits anneaux entraînent ce que l'on appelle des éruptions annulaires.

2. La structure de l'anneau annulaire PCB

En mathématiques, un anneau est un objet en forme d'anneau. C'est une région entourée de deux cercles concentriques. Il en va de même pour les cartes de circuits imprimés. De manière équivalente, un anneau annulaire est une différence entre deux cercles ou disques concentriques. Dans les formes adjectivales, c'est un annulaire, de la même manière qu'une éclipse annulaire.

Sur les cartes de circuits imprimés, les anneaux annulaires ont pour la plupart une structure circulaire. Il est important de noter que plus le flétrissement de l'anneau annulaire est important, meilleure est la connexion en cuivre autour du trou de forage. Si vous voulez éviter les risques d'éruptions, vous devez augmenter la taille de l'anneau annulaire.

(PCB illustrant la structure circulaire des anneaux annulaires)

3. L'importance de la bague annulaire PCB

Les bagues annulaires PCB sont essentielles sur un circuit imprimé car elles laissent de la place pour des connexions électriques fiables sur une carte de circuit imprimé. Sans bagues annulaires, il n'y aura pas les connexions électriques souhaitées sur un circuit imprimé. Sur une carte de circuit imprimé, les problèmes liés aux bagues annulaires peuvent être problématiques et peuvent fortement affecter la continuité de la trace. De plus, cela peut affecter négativement la fonctionnalité de l'ensemble de la carte.

Malheureusement, certains concepteurs ne prennent pas au sérieux l'importance des bagues annulaires. Certains conçoivent des PCB avec des anneaux annulaires de forme laide. Cela est un gros problème qui peut affecter les questions liées à la continuité de la trace. Lors du perçage de bagues annulaires, la précision est essentielle, car le perçage ne doit pas être erroné. Si tel est le cas, alors il y aura une tangence de l'anneau annulaire. La tangence de l'anneau annulaire est un problème qui a un impact négatif sur la fonctionnalité d'une carte de circuit imprimé.

(anneaux annulaires PCB et autres composants électriques)

4. Comment calcule-t-on la bague annulaire PCB

S'il est vrai que les fabricants de PCB sont responsables de la fabrication de conceptions précises, les concepteurs jouent également un rôle énorme. Les designers sont importants lorsqu'il s'agit de proposer des designs de la bonne taille. Sans les tailles d'anneaux annulaires correctes, la fonctionnalité globale de la carte est menacée. S'assurer que les tailles d'anneaux annulaires sont correctes vous évitera des chagrins d'amour plus tard.

Le calcul de la bague annulaire PCB n'est pas aussi difficile que vous pouvez l'imaginer. La meilleure largeur de bague annulaire est la différence entre le diamètre du trou fini et la pastille de cuivre divisée par deux. Supposons que le diamètre du tampon est de 22 mils et que le diamètre du trou est de dix mils. Si oui, alors l'anneau annulaire est calculé de cette façon :(22 -10) /2 =6 mils.

4.1 Déterminer le type en fonction des besoins

Les PCB trouvent de nombreuses applications dans de nombreuses applications en raison de leurs points d'ébullition élevés et de leurs propriétés d'isolation électrique. Ils trouvent une utilisation intensive dans les équipements de transfert de chaleur, électriques et hydrauliques. Dernièrement, vous pouvez trouver l'utilisation de PCB dans les appareils ménagers, les équipements militaires et médicaux. Lors du calcul de l'anneau annulaire PCB, vous devez prendre en compte l'endroit où il trouvera son utilisation. Le type de bague annulaire dépend des besoins de votre PCB.

Si votre carte de circuit imprimé nécessite des exigences particulières, elle peut nécessiter des bagues annulaires PCB de haute qualité. L'Institut des cartes de circuits imprimés répertorie trois classes essentielles de PCB. Il existe des produits PCB de classe 1, 2 et 3; ceux de niveau 3 trouvent une applicabilité élevée au lieu des produits de classe 1 et de classe 2. Pour cette raison, les exigences relatives aux bagues annulaires de classe 3 sont légèrement différentes. La taille de leurs pastilles doit être suffisamment importante pour s'adapter au diamètre du via.

4.2 Critères de conception de la bague annulaire PCB

Sans les bons critères de conception pour les bagues annulaires PCB, vous pouvez vous retrouver avec une carte avec une fonctionnalité médiocre. Il serait utile que tout soit parfait pour que votre équipement fonctionne comme vous le souhaitez.

Théoriquement, le meilleur annulaire peut être obtenu en forant correctement au centre du via pad. Dans un sens réel, la précision de forage dépend de l'équipement qu'un fabricant utilise.

Les fabricants de circuits imprimés ont des tolérances spécifiques pour la conception des bagues annulaires PCB. La plupart du temps, c'est environ cinq miles. Idéalement, les concepteurs préfèrent placer les bagues annulaires au point mort de la carte. La raison en est d'assurer une excellente connectivité entre les couches et les vias. Lors de la phase de conception, il est essentiel d'avoir un réglage correct de la bague annulaire.

Pour les conceptions denses, il est essentiel d'avoir des tailles d'anneaux annulaires plus petites. La raison en est que via, ou le pad consommera de petits espaces.

4.3 Formule de calcul

La formule de calcul des bagues annulaires PCB n'est pas aussi compliquée que vous ne le pensez. Malheureusement, beaucoup de gens ne sont pas conscients d'arriver à de tels calculs. Pour des raisons de création de via, cela signifie que le trou percé nécessite un entourage en cuivre. L'anneau de cuivre est la taille via ou le diamètre extérieur. Selon les normes IPC-2221A, le calcul de la taille minimale de l'anneau annulaire PCB est le suivant :

Anneau annulaire minimum =(Bordure de sonnerie minimum) * 2 + (Tolérance) + (Taille du trou)

L'anneau PCB annulaire est (diamètre de la pastille - le trou) /2. Supposons que vous ayez un diamètre de tampon de 20 mils et un diamètre de trou de 10 mils. Pour cette raison, la largeur de l'anneau annulaire sera de 20 – 10 =5 mils.

Si vous savez que vous avez un tampon particulier avec un anneau annulaire de 8 mils, alors le diamètre du tampon est de 8*2. Ce sera égal à 16 milles. Comme vous pouvez le voir, la formule de calcul des bagues annulaires PCB n'est pas un processus compliqué.

4.4 Bague annulaire minimale

Vous devez faire attention à la largeur minimale de l'anneau. Il est important de noter qu'il y a un anneau annulaire minimum sur les couches interne et externe d'un PCB. La plupart des concepteurs s'accordent sur un anneau annulaire minimum de 0,1 mm sur les couches internes d'un PCB. De plus, la plupart des concepteurs de PCB s'accordent sur 0,05 mm comme anneau annulaire minimum sur la couche externe.

Si vous souhaitez obtenir les bagues annulaires minimales les meilleures et les plus souhaitables, vous devrez tenir compte de quelques éléments. Mais le plus important est de vous assurer que vous travaillez avec un designer qui valorise la conception pour la fabrication (DFM). Avec DFM, vous acquerrez des PCB avec la taille minimale de l'anneau annulaire.

4.4.1 Quel est le plus petit anneau annulaire ?

Parfois, en fonction de l'espacement serré des éléments à proximité, les concepteurs choisissent de fabriquer de petites bagues annulaires pour PCB. Il est important de noter que les petits anneaux annulaires augmentent les chances que les vias percés soient proches des bords des anneaux annulaires.

Dans le pire des cas, le via percé peut sortir de la bague annulaire. Cela peut équivaloir à une connexion de trace rompue. Bien pire, cela peut entraîner une relation fragile, affectant la fonctionnalité du conseil. Le plus petit anneau annulaire est de -1 mil. Malheureusement, ce n'est pas idéal car cela augmente les chances de percée.

4.4.2 Comment calculer le plus petit anneau annulaire

Comme indiqué précédemment, l'estimation de la taille de l'anneau annulaire n'est pas une chose difficile en tant que telle. Encore une fois, plus la bague annulaire est petite, mieux c'est. Les petits anneaux annulaires sont excellents lorsqu'il s'agit d'économies de coûts. Comme le calcul de l'anneau annulaire maximal, il en va de même pour le calcul presque précis de l'anneau annulaire le plus petit. Pour calculer la plus petite bague annulaire, vous devez prendre la dimension du cuivre et la soustraire du diamètre du foret. Le chiffre que vous devriez être divisé par deux. Une majorité de concepteurs de circuits imprimés conviennent que la plus petite bague annulaire doit être de 0,050 mm.

(PCB avec la même largeur de taille d'anneau annulaire)

5. Quelle est la différence entre l'anneau annulaire PCB et le trou traversant

Il y a une différence entre l'anneau annulaire PCB et le trou traversant qui mérite d'être noté. La zone située entre la pastille de cuivre et le bord du trou d'interconnexion foré est un anneau annulaire. Comme indiqué précédemment, si la largeur de l'anneau annulaire est grande, alors mieux c'est. Cela peut fournir des connexions pour les vias percés. Sur des cartes de circuits imprimés spécifiques, les anneaux annulaires sont presque de la même taille.

En ce qui concerne les PCB, vous entendrez souvent le terme trou traversant. Également orthographié comme "trou traversant", tel fait référence à un schéma de montage applicable aux composants électroniques. Cela implique l'utilisation de fils sur des éléments insérés dans des trous percés dans le PCB. Il est important de noter que le trou traversant est l'une des technologies les plus anciennes. Cependant, il existe des raisons valables pour l'utiliser. Par exemple, le trou traversant est idéal pour les amateurs. Cela vient avec un peu de bruit et quelques erreurs de création accidentelle de ponts.

(Une machine à percer les bagues annulaires PCB)

6. Bague annulaire extérieure (OAR) et bague annulaire intérieure (IAR)

Un anneau annulaire extérieur (OAR) est différent de l'anneau annulaire intérieur (IAR), comme expliqué ci-dessous. Les deux sont différents en termes de terminologies et de leur calcul.

6.1 Qu'est-ce qui fait la bague annulaire extérieure

Une bague annulaire extérieure est constituée d'une pastille de cuivre. Le tampon de cuivre est le matériau essentiel que vous trouverez dans une bague annulaire extérieure.

Comment calculer

Le calcul de l'anneau annulaire extérieur est un processus simple. La bague annulaire extérieure est de 1/2 (le diamètre extérieur du coussinet). Voici un exemple clair de la façon de calculer la bague annulaire extérieure :

RAME =(Diamètre du patin en cuivre - TAILLE DE L'OUTIL)/2. C'est ainsi qu'on parvient à de telles mesures. Le TOOLSIZE =END SIZE + 0,10 mm pour les trous PTH + 0,00 mm pour l'ensemble des trous NPTH.

6.2 Qu'est-ce qu'une bague annulaire intérieure

L'anneau annulaire intérieur (IAR) est la zone située entre le trou de soudure et le bord de la couche externe du tampon de soudure. C'est aussi simple que ça. Bien mieux, ce n'est pas un processus difficile de calculer l'anneau annulaire intérieur d'un PCB. Tout est expliqué ci-dessous :

Comment calculer

L'anneau annulaire intérieur est de 1/2 (diamètre de la couche intérieure - ). Pour calculer la bague annulaire intérieure, vous devez prendre le diamètre de la pastille en cuivre, moins la TAILLE D'OUTILS. Après cela, vous devez diviser le chiffre que vous obtenez par 2. Le TOOLSIZE =END SIZE + 0,10 mm pour l'ensemble des trous PTH + 0,00 mm pour l'ensemble des trous NPTH.

Supposons que vous souhaitiez calculer l'IAR sur une pastille de cuivre de 0,60 mm avec un trou fini d'un diamètre de 0,25 mm. Par conséquent, l'IAR sera le suivant :

0,60 mm – (0,25 mm + 0,10 mm) /2. Ce sera égal à 0,60 mm – 035 mm / 2 =0,250 mm/2. Le résultat est de 0,125 mm.

(anneaux annulaires intérieur et extérieur PCB)

7. Qu'est-ce que l'anneau annulaire en forme de larme ?

En ce qui concerne la fabrication de PCB, vous pouvez rencontrer le terme larme. Le nom vient en fonction de sa forme. Les larmes se produisent principalement pendant le processus de forage. Pendant le forage, les possibilités de désalignement du foret sont courantes. Ici, un foret peut retirer beaucoup de cuivre des jonctions d'un PCB.

Cela peut entraîner des connexions de trace brisées ou une connexion mince. Mais il est important de noter que les larmes jouent un rôle essentiel dans les PCB. Une majorité de designers les utilisent pour prévenir les microfissures. Les microfissures se produisent principalement à la connexion du patin et de la piste. Mais l'objectif principal des larmes est d'assurer l'intégrité lors de la production de PCB.

C'est vrai, en particulier dans les cas où le foret est mal aligné pendant le forage. Il existe d'autres raisons pour lesquelles les concepteurs de PCB utilisent des larmes. Certaines des raisons les plus importantes sont les suivantes :

• Il minimise le risque de fissuration.
• Ils améliorent considérablement la résistance aux chocs thermiques des équipements.
• Il minimise les contraintes thermiques et mécaniques et aux endroits où la trace rejoint le tampon.
• Cela aide à élargir la tolérance d'un fabricant de PCB de la perceuse au tampon. Cela rend la production d'un circuit imprimé plus confortable.
• Cela réduit considérablement les risques de fissuration.
• Les larmes rendent également les circuits imprimés plus robustes sur le plan mécanique.

8. Problèmes courants de la bague annulaire PCB

Il y a beaucoup de problèmes d'anneau annulaire de PCB qui méritent d'être notés. De nombreux designers y sont confrontés presque quotidiennement. Ces problèmes sont courants car chaque fabricant utilise des matières premières, une main-d'œuvre et des tactiques de conception différentes. Bien qu'il existe de nombreux problèmes, certains des plus courants sont les suivants :

Anneau annulaire indésirable

Les anneaux annulaires indésirables sont des problèmes courants de PCB. Si la taille du tampon a tendance à être petite, il peut échouer. La raison en est que le trou de forage occupera beaucoup d'espace sur les patins. Pour que les concepteurs évitent cela, le prototypage est nécessaire.

Le prototypage permet d'éviter les anneaux annulaires indésirables avant la production complète. Avec les prototypes, il est possible de détecter les erreurs tôt avant la production en série.

Tangance

La tangence annulaire des anneaux de PCB est un autre problème courant auquel sont confrontés les concepteurs de PCB. Au moment où un foret manque la marque souhaitée, le trou résultant se rapproche de la taille du tampon. Au moment où la tache arrive à toucher le bord de la place, elle provoque une tangence annulaire en anneau.

Si le forage s'écarte davantage, c'est dangereux. Cela provoque des cas d'évasions. Si vous voulez éviter les tangences, vous devez vous assurer que le forage est parfait. Votre perceuse devrait frapper la marque. La précision du forage doit être au rendez-vous.

Découverte

Les ruptures sont également des problèmes courants des anneaux de PCB annulaires. Les ruptures annulaires se produisent au moment où le via foré n'obtient pas l'encerclement souhaité par le tampon. La plupart du temps, les éruptions se produisent lorsque le processus de stratification éloigne les parties d'un PCB de l'endroit où elles doivent s'asseoir.

Vous voulez éviter les cas de vols ? Si c'est le cas, vous devez vous assurer que la largeur de l'anneau annulaire est idéale. Comme mentionné précédemment, la largeur de l'anneau annulaire est le diamètre de la plaquette - le diamètre du trou / 2.

(Rupture de l'anneau annulaire sur un PCB)

9. Probabilité de rupture tirée par l'anneau

9.1 Quelle est la rupture de la bague annulaire (causes)

Plusieurs causes peuvent provoquer la rupture des anneaux annulaires d'un circuit imprimé. Dans la plupart des cas, cela est dû au vieillissement d'une carte de circuit imprimé. Les planches qui sont vieilles ou qui fonctionnent depuis trop longtemps sont sujettes à la rupture de l'anneau annulaire. Avec l'âge, soyez assuré d'une rupture de composant. De plus, le déshumidification de l'anneau annulaire est une autre raison de la rupture.

La contamination des trous pendant le processus de fabrication est une autre cause de rupture de la bague annulaire. Il existe d'autres causes connues pour provoquer la rupture des anneaux annulaires. Des contraintes mécaniques excessives sont connues pour provoquer la fissuration des anneaux annulaires. Cependant, tout n'est pas perdu car il existe des moyens d'éviter la rupture des anneaux annulaires.

9.2 Comment pouvons-nous éviter

Il existe plusieurs moyens pour vous assurer d'éviter les cas de rupture de la bague annulaire. Tout d'abord, vous devez vous assurer que le type de matériel que vous utilisez est de la plus haute qualité. De plus, vous devez vous assurer que vous travaillez avec des fabricants qualifiés. Si vous vous procurez vos PCB auprès de fabricants expérimentés, soyez assuré qu'il n'y a aucun risque d'arrachement de l'anneau annulaire.

Vous devrez peut-être également remplacer vos PCB, surtout s'ils sont anciens. Assurez-vous de ne pas soumettre vos PCB à des contraintes mécaniques excessives. Pour plus de sécurité, assurez-vous qu'il n'y a pas de contamination des trous. Assurez-vous que le processus de fabrication suit toutes les procédures pour éviter de tels cas.

10. Compétences de réglage de la taille de l'anneau annulaire PCB

Si la taille de vos bagues annulaires est incorrecte, cela pourrait signifier des problèmes dans votre circuit imprimé. Les anneaux annulaires qui ne sont pas de la taille souhaitée ne fonctionneront pas comme prévu. Des problèmes de taille de l'anneau se produisent si le forage n'est pas précis. Mais changer la taille des bagues annulaires de PCB nécessite des compétences particulières. C'est facilement possible, surtout si vous avez des outils.

Les meilleurs outils sont ceux qui sont disponibles auprès de Cadence et sont excellents pour la conception et l'analyse de PCB. Si vous utilisez le concepteur de circuits imprimés OrCAD, vous pourrez obtenir les tailles d'anneaux annulaires souhaitées. Tout ce que vous avez à faire est de saisir le tampon souhaité et la longueur du trou. Vous devez le faire lors de la conception de la disposition du PCB.

Résumé

Le tore est très important sur le PCB. Ils agissent comme des nœuds d'interconnexion, opérant entre différentes couches du PCB. Sans bagues annulaires, les PCB ne fonctionneront pas comme prévu. Malheureusement, de nombreux concepteurs de circuits imprimés ne font pas les choses correctement lorsqu'il s'agit d'anneaux annulaires. Beaucoup ne parviennent pas à obtenir la bonne largeur tandis que d'autres se retrouvent avec des problèmes de rupture des bagues annulaires.

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