ในด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบแผ่นเป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบ PCB ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการติดตั้งส่วนประกอบและประสิทธิภาพของแผงวงจร
1 ความหมายพื้นฐานและวัตถุประสงค์ของแผ่นประสาน
แผ่นบัดกรีคือพื้นที่โลหะบนแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้สำหรับการบัดกรีหมุดส่วนประกอบ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะทำจากทองแดง วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทางกลและไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบและแผงวงจรมีความเสถียร คุณภาพของการออกแบบแผ่นบัดกรีส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของการบัดกรี ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า และความน่าเชื่อถือโดยรวมของ PCB ดังนั้นการออกแบบแผ่นประสานจึงเป็นส่วนสำคัญที่ไม่สามารถละเลยในโครงร่าง PCB และกระบวนการผลิต
2 มาตรฐานสำหรับขนาดและรูปร่างของแผ่นประสาน
การออกแบบขนาดและรูปร่างของแผ่นบัดกรีจะต้องคำนึงถึงความสามารถในการผลิตของกระบวนการ ข้อกำหนดในการบัดกรีส่วนประกอบ และประสิทธิภาพทางไฟฟ้า แผ่นบัดกรีประเภททั่วไปมีดังนี้:
ผ่าน-แผ่นรองรู
แผ่นทะลุรูเป็นพื้นที่บัดกรีที่ใช้สำหรับการแทรกส่วนประกอบ ซึ่งมักจะมาพร้อมกับรูเจาะรู เพื่อให้พินส่วนประกอบทะลุผ่าน PCB แผ่นบัดกรีประเภทนี้ควรได้รับการออกแบบตามเส้นผ่านศูนย์กลางของหมุดส่วนประกอบและความหนาของชั้น PCB เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเติมสารบัดกรีที่เพียงพอ มาตรฐาน IPC-2221 แนะนำว่ารูรับแสงของแผ่นบัดกรีควรมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางพินของส่วนประกอบประมาณ 0.2-0.3 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าพินจะผ่านได้อย่างราบรื่นและเหลือพื้นที่สำหรับการเติมบัดกรี
แผ่นบัดกรีติดพื้นผิว
แผ่นยึดพื้นผิวใช้สำหรับบัดกรีส่วนประกอบยึดพื้นผิวโดยไม่จำเป็นต้องเจาะรู ขนาดและรูปร่างควรสอดคล้องกับขนาดและเค้าโครงของพินส่วนประกอบ มาตรฐาน IPC-7351A ให้แนวทางโดยละเอียดสำหรับการออกแบบแผ่นยึดบนพื้นผิว โดยมีรูปร่างทั่วไป ได้แก่ สี่เหลี่ยม วงรี และวงกลม เมื่อออกแบบควรคำนึงถึงการกระจายตัวของโลหะบัดกรีด้วย แผ่นบัดกรีที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจทำให้การบัดกรีไม่ดี ในขณะที่แผ่นบัดกรีที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจทำให้บัดกรีเชื่อมได้
ระยะห่างของแผ่น
ระยะห่างระหว่างแผ่นบัดกรีจะกำหนดว่าจะมีการลัดวงจรหรือปัญหาการบัดกรีเสมือนเกิดขึ้นระหว่างการบัดกรีหรือไม่ ตามมาตรฐาน IPC-2221 ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างแผ่นบัดกรีควรคำนึงถึงความสามารถของกระบวนการผลิตและระยะห่างของพินส่วนประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อกำหนดการออกแบบสำหรับส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์ละเอียด โดยทั่วไปแล้ว ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างแผ่นบัดกรีไม่ควรน้อยกว่า 0.2 มม. เพื่อให้มั่นใจในการบัดกรีและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดี
3 ปัญหาทั่วไปและแนวทางแก้ไข
แผ่นรองลอก
การลอกของแผ่นอิเล็กโทรดมักเกิดจากการออกแบบที่ไม่เหมาะสมหรือความเครียดจากความร้อนที่มากเกินไปในระหว่างการประมวลผล กุญแจสำคัญในการแก้ปัญหานี้อยู่ที่การควบคุมการยึดเกาะระหว่างแผ่นบัดกรีและซับสเตรต PCB อย่างถูกต้อง และสร้างความมั่นใจว่าขนาดแผ่นบัดกรีมีความเหมาะสมในระหว่างการออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ปัจจุบันที่มีกระแสสูงซึ่งจำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่แผ่นบัดกรีอย่างเหมาะสม
การเชื่อมประสาน
การเชื่อมประสานหมายถึงการเชื่อมต่อของการบัดกรีระหว่างแผ่นประสาน ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร สาเหตุทั่วไปคือระยะห่างระหว่างแผ่นบัดกรีเล็กเกินไปหรือแผ่นบัดกรีใหญ่เกินไป โซลูชันประกอบด้วยการเพิ่มระยะห่างของแผ่นอิเล็กโทรด การลดขนาดแผ่นอิเล็กโทรด หรือการปรับพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อม
ออกซิเดชันของแผ่น
ออกซิเดชันของแผ่นอาจทำให้การบัดกรีไม่ดีหรือการบัดกรีเสมือน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ขอแนะนำให้เลือกวัสดุแผ่นที่มีการป้องกัน-การออกซิเดชั่นในระหว่างการออกแบบ เช่น OSP การชุบดีบุก หรือการชุบทอง ในเวลาเดียวกัน ให้ใส่ใจกับสภาพการเก็บรักษาของส่วนประกอบและ pcbs เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสอากาศมากเกินไปซึ่งอาจทำให้เกิดออกซิเดชันของแผ่นอิเล็กโทรด
4 มาตรฐานอุตสาหกรรมและแนวปฏิบัติ
มาตรฐานอุตสาหกรรมและแนวปฏิบัติสำหรับการออกแบบแผ่นอิเล็กโทรดเป็นพื้นฐานอ้างอิงสำหรับการออกแบบ ต่อไปนี้เป็นมาตรฐานการออกแบบแผ่นทั่วไป:
IPC-2221: มาตรฐานทั่วไปสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์เชื่อมต่อระหว่างกันแบบอิเล็กทรอนิกส์ ครอบคลุมข้อกำหนดการออกแบบ เช่น แผ่นบัดกรี สายไฟ ระยะห่าง ฯลฯ
IPC-7351A: มาตรฐานการออกแบบการยึดบนพื้นผิว ซึ่งให้คำแนะนำโดยละเอียดสำหรับการออกแบบแผ่นรองของส่วนประกอบการยึดบนพื้นผิว