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Introduzione
I circuiti stampati placcati a foro passante (PCB PTH) sono utilizzati in molte applicazioni perché sono facili da fabbricare, affidabili e durevoli. Il processo di produzione principale è lo stesso degli altri circuiti stampati, ma con alcune differenze.
In questo articolo spiegheremo cosa sono i PTH PCB e come funzionano. Discuteremo anche alcuni dei vantaggi di utilizzarli nei tuoi prodotti.
PCB con foro passante placcato
Cos'è il PTH in un PCB?
PTH è l'acronimo di "plated through hole" (foro passante placcato) e si riferisce a un tipo di circuito stampato (PCB) che presenta fori al centro della scheda che si collegano a piste di rame sul lato inferiore. I circuiti stampati PTH vengono utilizzati in applicazioni in cui è necessario realizzare connessioni tra due punti sullo stesso lato del PCB.
È costituito da un substrato isolante , solitamente un laminato di vetroresina epossidica rinforzato con fibra di vetro , con uno strato metallico depositato sopra. Lo strato metallico presenta dei fori che consentono il montaggio dei componenti sulla superficie . Questo tipo di PCB è anche noto come "through-hole" o "through-hole".
Questo tipo di PCB è ottimo per i principianti perché semplifica l'assemblaggio del tuo primo circuito: hai solo bisogno di un saldatore e un flusso, due strumenti che possono essere acquistati nella maggior parte dei negozi di ferramenta. Ma anche gli utenti esperti preferiranno questo tipo di scheda perché è più veloce di altri metodi quando si devono effettuare molte connessioni o è necessario saldare componenti di grandi dimensioni sul retro di una scheda.
PTH in un PCB
Come funziona il PTH in un PCB?
Se hai mai visto un circuito stampato, probabilmente hai visto i buchi in esso. Questi fori sono chiamati fori passanti placcati (PTH). A volte sono anche indicati come "via".
Questi fori consentono una facile interconnessione tra i diversi strati del PCB e ne aumentano la flessibilità. Vengono inoltre utilizzati per montare i componenti e realizzare connessioni tra questi componenti e altre parti della scheda.
I tipi più comuni di circuiti stampati PTH sono quelli a singolo strato, a doppio strato e multistrato . I PCB a singolo strato utilizzano un solo strato di rame per le tracce che collegano i componenti, mentre i PCB a doppio strato hanno uno strato di rame su entrambi i lati. I PCB multistrato hanno più strati di rame, il che significa che possono gestire le alte frequenze meglio dei circuiti a singolo o doppio strato.
PTH e NPTH
Confronto PTH e NPTH
Forse ti starai chiedendo: “Qual è la differenza tra foro passante placcato e foro passante non placcato? Uno è migliore dell'altro?"
I fori passanti PTH e NPTH sono due diversi tipi di componenti a foro passante. Entrambi hanno i propri vantaggi e svantaggi e la scelta dell'uno rispetto all'altro dipenderà dalle esigenze del progetto.
PTH
Foro passante placcato
Il Plated Through Hole (PTH) è un processo di produzione in cui un foro passante viene praticato attraverso la scheda e il rame viene galvanizzato all'interno in modo che il rame colleghi i pin sui lati opposti della scheda. Ciò consente un processo di saldatura molto più semplice rispetto ai fori passanti non placcati.
La tecnica PTH prevede la foratura del circuito stampato, che viene poi placcato con rame e riempito con resina epossidica. Questo metodo crea una connessione forte e stabile tra la saldatura e le piste di rame sul circuito stampato, ma risulta più costoso di una connessione NPTH a causa di tutte le fasi aggiuntive necessarie.
NPTH
Foro passante non placcato
Al contrario, una connessione NPTH comporta il posizionamento di resina epossidica conduttiva attorno a un foro praticato e il riempimento di tale spazio con saldatura fusa. Ciò fornisce una connessione meno stabile tra i componenti rispetto al PTH, ma è molto meno costoso e assicura anche che non ci sia materiale extra nel design della tua scheda.
I fori NPTH sono un tipo di foro passante privo di rivestimento. Ciò significa che possono essere realizzati in materiali non conduttivi come alluminio , ceramica o plastica. I fori NPTH sono spesso utilizzati per lo smorzamento delle vibrazioni, il trasferimento di calore e lo stampaggio di componenti.
Passi sul processo PTH PCB
Per realizzare un PCB con fori metallizzati a partire dal layout del tuo PCB , devi seguire i seguenti passaggi.
Fase 1 – Sgrassaggio alcalino
Lo sgrassaggio alcalino è il primo passo in qualsiasi processo PCB. Questo processo utilizza una soluzione di idrossido di sodio e acqua per rimuovere oli, grassi e altri contaminanti dalla superficie di un circuito stampato.
Il processo di pulizia prevede l'immersione della scheda nella soluzione alcalina per circa tre minuti, quindi la rimozione e il risciacquo con acqua deionizzata. Dopo questa fase, il PCB viene essiccato utilizzando aria compressa o azoto gassoso.
Fase 2 – Microincisione
Nella seconda fase, iniziamo il processo di microincisione sul PCB. In questa fase creiamo un pattern che verrà utilizzato come maschera di incisione nella fase successiva.
Per fare questo, usiamo un laser per bruciare le aree del tuo PCB che non vuoi che vengano incise. Il laser può essere controllato in modo tale da bruciare solo attraverso il rame e lasciare intatte altre parti della scheda. Questo ti dà un controllo molto preciso su dove verrà creata la tua maschera di incisione, che è essenziale per assicurarti di ottenere un prodotto finale pulito senza cortocircuiti o altri problemi.
Fase 3 – Preimpregnazione
In questa fase, il rame viene ricoperto da un rivestimento protettivo di resina e poi riscaldato per indurire la resina e renderla insolubile in acqua o altri solventi. Lo scopo della preimpregnazione è prevenire la corrosione del rame durante le successive fasi di lavorazione e fornire una buona adesione tra lo strato di rame e quello dielettrico.
Il processo di preimpregnazione utilizza una lampada UV per esporre l'intero PCB in un forno a temperatura ambiente, creando un rivestimento uniforme di resina su tutte le superfici della scheda.
Passaggio 4: attivazione
Questo processo viene eseguito levigando lo strato di rame con una carta smerigliata a grana fine, seguita da un'accurata pulizia della tavola. L'attivazione viene effettuata per rimuovere eventuali ossidi sulla superficie del rame e prepararlo per la saldatura.
Passaggio 5: peptizzazione
Questo processo è il quinto passo nel processo di produzione di PCB a foro passante placcato. Questo processo utilizza una miscela di sostanze chimiche per rimuovere eventuali residui di fotoresist dalla scheda. La soluzione chimica risultante viene quindi lavata via con acqua pura, che viene poi asciugata per mezzo di un soffiatore.
L'obiettivo di questa fase è rimuovere ogni traccia di fotoresist dal supporto, in modo che possa essere ulteriormente lavorato e preparato per la placcatura.
Passaggio 6: placcatura in rame per elettrolisi
Dopo il processo di produzione del PCB a foro passante placcato, la scheda è pronta per essere ramata per elettrolisi. Questo processo crea uno strato conduttivo che consentirà la saldatura di componenti e interconnessioni.
Nella ramatura chimica, il PCB è immerso in una soluzione di solfato di rame e altri prodotti chimici. Questa è una reazione chimica che provoca la deposizione di rame sulla superficie del pannello.
Questo processo aiuta anche a migliorare la resistenza alla corrosione, che è particolarmente importante per l'elettronica che sarà esposta all'umidità o ad ambienti ad alta umidità.
Cose da considerare durante la perforazione PTH
La perforazione di un foro passante placcato in un circuito stampato può essere un compito arduo, soprattutto quando non si è sicuri della procedura. In questo articolo, discuterò alcune delle considerazioni da tenere a mente quando si eseguono fori passanti placcati nei circuiti stampati.
Distanza dal bordo
Distanza dal bordo - 0.009 "
Quando si esegue un foro passante placcato in un circuito stampato, questo dovrebbe essere a 0.009 pollici per garantire che la punta del trapano non si impigli nella placcatura. Ciò è particolarmente importante quando si utilizza un trapano a colonna, poiché la forza del trapano può facilmente causare la rottura di un truciolo e mandare in cortocircuito la tavola.
Dimensione del buco
Dimensione del foro - 0.006 "
Quando si pratica un foro passante placcato in un circuito stampato, questo dovrebbe essere 0.006″. Questo perché è la dimensione più comune per le schede ei componenti in uso oggi, ma anche perché offre spazio sufficiente per ospitare parti con una gamma più ampia di diametri.
Dimensione dell'anello anulare
Dimensione dell'anello anulare - 0.004"
Questa è l'area libera attorno al foro ed è importante tenerne conto quando si praticano fori passanti placcati in un circuito stampato. La dimensione dell'anello anulare deve essere almeno 0.004 pollici più grande del diametro della punta per consentire un taglio adeguato e prevenire la scheggiatura del bordo della placcatura durante la perforazione.
Tipo di inserimento del componente su un PCB PTH
Condensatori
Radiale
Il tipo a inserimento radiale viene utilizzato per collegare i componenti a un circuito stampato inserendo il conduttore del componente in un foro passante placcato.
Il tipo di inserimento radiale è il più comune nei circuiti stampati. Consente la massima quantità di contatto tra il componente e i suoi pad. Questo lo rende ideale per componenti con un'elevata densità di corrente o che generano calore.
Guidare
assiale
Un componente ad inserimento assiale viene inserito in un circuito stampato a foro passante placcato inserendo il componente con i suoi fili conduttori nella stessa direzione delle tracce del circuito sul circuito stampato. Il terminale è inserito nella direzione dell'asse, che è perpendicolare alla superficie del PCB.
I componenti assiali includono LED , condensatori, fusibili e resistori. Questi componenti presentano dei terminali che si estendono da un'estremità del corpo e terminano con pin o morsetti all'altra estremità. Questi terminali vengono inseriti in fori praticati su un circuito stampato, lungo lo stesso asse del corpo del componente. I componenti assiali possono essere montati a superficie o in zoccoli.
Componenti di forma dispari
Forma strana
Questi componenti sono progettati per essere inseriti in un circuito stampato (PCB) placcato a foro passante. Presentano una forma quadrata o rettangolare con un lato piatto e possono avere uno o più angoli sul lato opposto. I componenti Odd Form vengono utilizzati in applicazioni in cui lo spazio è limitato e non c'è spazio per il componente da posizionare lateralmente.
Manuale
Manuale
In questo tipo di inserimento, spingi manualmente il componente attraverso la scheda finché non si ferma nella sua posizione corretta. Questo è un processo lento e può essere difficile da eseguire su circuiti stampati affollati di altri componenti.
PTH PCB Vantaggi
Quando stai cercando un modo per rendere i tuoi circuiti stampati più efficienti, puoi trovare molte opzioni. Ma quali sono i vantaggi del circuito stampato a foro passante placcato?
Anelli anulari più grandi
Questo è il vantaggio principale di un circuito stampato a foro passante placcato. Gli anelli anulari, che sono la circonferenza esterna di tutti i fori, sono più grandi su un circuito stampato a fori passanti placcato che su un circuito stampato a fori passanti non placcato. Ciò semplifica la saldatura dei componenti alla scheda e crea una connessione più forte.
PCB con un anello anulare è che può proteggere meglio il circuito da danni meccanici. Poiché l'anello anulare è più spesso della piastra circostante, ha una maggiore resistenza meccanica, quindi può resistere meglio alla forza e alla pressione esterne.
Densità del foro inferiore per metro quadrato
In un circuito stampato, i fori sono i percorsi che consentono alla corrente elettrica di fluire da un lato all'altro della scheda. Maggiore è il numero di fori per metro quadrato, maggiore è la sua conducibilità e più facilmente può trasmettere i dati.
Minore è la densità dei fori per metro quadrato, migliore sarà la conduttività nel circuito stampato. Questo perché ci sono meno spazi tra i fori e quindi meno resistenza per il passaggio della corrente.
Fori più grandi
I circuiti stampati a foro passante placcati sono più durevoli dei PCB a foro passante non placcati. I fori sono più grandi e la placcatura è più spessa rispetto ad altre schede, quindi è più resistente ai danni.
Forma del foro
I componenti a foro passante sono generalmente utilizzati per progetti elettronici. Sono saldati nei fori e le parti possono essere posizionate sopra di essi. I fori passanti possono essere rotondi, quadrati, rettangolari o di qualsiasi altra forma.
La forma dei fori determina quanto materiale viene rimosso dal pannello durante la perforazione e la placcatura, il che influisce sulla resistenza del prodotto finito.
Conclusione
I PCB PTH sono comunemente utilizzati nella produzione di massa di prodotti industriali , in quanto sono piuttosto economici, facili da produrre e possono essere realizzati in grandi lotti. I PCB PTH possono essere prodotti anche con attrezzature su larga scala e un elevato volume di produzione.
Se fai la ricerca e ti guardi intorno, puoi ottenere un circuito stampato di alta qualità. Senza un'adeguata ricerca, tuttavia, potresti ritrovarti con un prodotto scadente, ed è quello che speravamo di evitare con questo articolo. Se hai bisogno di tavole realizzate professionalmente per il tuo prossimo progetto, dai una possibilità ad alcune di queste aziende. Possono produrre un PCB PTH di alta qualità, qualcosa di cui hanno bisogno le aziende grandi e piccole.
