О Размер Сверла для ПП, При создании электронного устройства с нуля потребуется проделать несколько отверстий. Всего несколько десятилетий назад все использовали простые сверла для сверления отверстий в ПП. Люди закрепляли платы и с помощью рычага начинали сверлить. Они поворачивали плату и повторяли процесс снова и снова.
Люди использовали любое сверло, которое попадалось под руку. Использование этих сверл иногда вызывало отклонения, что требовало дополнительных расходов.
Со временем размер и сложность сборок ПП сделала традиционные методы сверления невозможными. Теперь у нас есть стандартные сверла для ПП, которые упрощают процесс. Они прекрасно подходят для стандартных автоматических станков с ЧПУ, обеспечивая эффективное создание печатных плат.
Это руководство поможет вам узнать о размерах сверл и как подобрать такое, что подойдет конкретно для вашего проекта.
Размеры Сверл Для ПП
Сегодняшние ПП обычно имеют более 10 000 отверстий разного размера. В то время как современные автоматизированные станки с ЧПУ позволяют вам использовать любое сверло без лишних усилий, сверла стандартных размеров значительно упрощают этот процесс.
Подготовка ПП требует понимания конечной цели сборки, конструкции и последующего обслуживания. Не все ПП обладают толщиной способной выдержать любое сверло. Было бы не лишним использовать сверло, подходящее под соотношение сторон платы или соотношение толщины платы и рекомендуемого размера отверстия.
К примеру, плата с соотношением сторон 3 к 1 (3:1) имеет толщину 0,062 дюйма и выдерживает работу сверла диаметром 0,02 дюйма.
Кроме соотношения сторон, размер сверл также определяют переходные отверстия. Переходные отверстия ПП бывают всех форм и размеров, в зависимости от сложности схемы. Вы можете использовать лазерные сверла для отверстий диаметром до 0.006 дюймов, но большинство сборок требуют “микро переходных отверстий”, которые вырезаются на станке с ЧПУ. Вам также потребуются сверла нескольких размеров, если ваш проект будет содержать несколько слоев и потребуется высверливать переходные отверстия.
Следовательно, вам потребуются сверла для ПП или несколько стандартных сверл, если вы планируете сверлить самостоятельно.
Если вы собираете ПП на заказ, клиент будет требовать использования стандартных размеров и спецификаций, чтобы иметь возможность вносить изменения по мере необходимости.
Непрофессионалам будет проще работать со стандартными размерами, поскольку это даст вам преимущество.
Стандартные Размеры Сверл для ПП
К счастью, производители ПП предлагают на выбор сверла и отверстия разных размеров. Некоторые из них взымают плату за каждое использованное сверло другого размера.
Ниже приведены стандартные размеры:
Несмотря на то, что таблица выше представлена в дюймах, размеры сверл для ПП по стандарту указываются в миллиметрах.
Хотя вы можете работать со всеми размерами, часть из них не обязательна в некоторых проектах. Если вы используете слишком крупные сверла, вы можете удалить слишком много припоя и повредить плату. Если сверло слишком мало, вам не удастся разместить все компоненты на плате. Кроме того, возможны и другие проблемы.
Лучше всего делать отверстие на 0.3 миллиметра (мм) шире размера вашего компонента. К примеру, если диаметр компонента 0.4 мм, то необходимо высверлить отверстие диаметром 0.7 мм.
Было бы полезно, если бы вы также приняли во внимание стандарты спецификации плат. Для стандарта SSS, на плате не может более 500 отверстий. Для DSS максимальное количество отверстий составляет 2000.
Дизайн ПП
Эти характеристики — основа хорошего дизайна ПП. Однако это лишь часть предстоящей работы.
Неважно, работаете ли в домашних условиях или на производстве, дизайн ПП начинается с грамотного проектирования.
Было бы лучше, если бы вы для начала создали схему вашего проекта прежде, чем покупать плату, компоненты и сверла. Эта схема будет своего рода чертежом и поможет вам правильно проложить дорожки, высверлить отверстия и сделать все необходимое.
При создании схемы стоит начать именно с компонентов, а не проводов. Лучше использовать стандартные схематические символы, но вы вольны использовать любые символы, при условии, что они будут понятны.
В любом случае вы должны учитывать посадочные места и задачи, которые ваши компоненты будут выполнять.
Посадочные места отвечают за физическое расположение компонентов на плате. Они также указывают, где необходимо разместить медные прокладки или сквозные отверстия.
Цель компонента – это задача, которую он выполняет во всей сборке. Вы можете расположить компоненты со схожей задачей недалеко друг от друга, тем самым сократив длину дорожек. Также эти группы нужно располагать линейно, чтобы путь напрямую шел от одной секции к другой.
После того, как вы распределите все компоненты и посадочные места, можете нанести на схему провода и метки для всех символов. В конечном итоге вы перенесёте эти метки на плату. Поэтому стоить сделать их понятными и читаемыми.
3.1 Форма и Размер ПП
ПП бывают всевозможных форм и размеров, но всегда лучше ориентироваться на самый маленький. Наряду с посадочными местами компонентов на требуемый размер могут влиять и другие факторы.
Если вы разместите вашу ПП в корпусе, в таком случае он будет определять размеры платы.
Вы также должны учитывать физическую глубину компонентов. В то время, как компоненты, устанавливаемые на поверхности обычно меньшего размера, детали со сквозными отверстиями больше, но их легче паять.
Для платы может также потребоваться несколько пользовательских интерфейсов, таких как разъемы питания, потенциометры, светодиоды и аудиоразъемы. В таком случае она должна иметь достаточный размер и толщину, чтобы уместить всё это.
3.2 Слои ПП
ПП может иметь несколько слоев, соединенных сквозными отверстиями и пластинами, хотя в большие схемы зачастую однослойные. Вам также могут потребоваться отдельные слои, если на плате есть пересечение дорожек. Вы можете соединить слои через переходные отверстия либо через определенный компонент.
Тем не менее, в других проектах может потребоваться слой для заземления. Как правило, нижний слой, это и есть слой заземления, представляющий собой медные пластины, которые растягиваются по размеру платы.
Размер Сверла в Дизайне ПП
Большая часть создания ПП – это размещение компонентов. Они сердце устройства, обеспечивающие его работоспособность, поэтому их нужно расположить правильно. Это не было бы проблемой, если бы они не занимали физическое пространство и не требовали крепления к плате.
Размер сверла часть этого процесса. Любое отверстие, которые вы проделываете в плате отнимает часть поверхности, на которой можно было бы расположить элемент. Поэтому, вам стоит спроектировать плату таким образом, чтобы сверление не вызвало проблем при конечной сборке.
Создавать дизайн можно, держа в уме стандартные размеры сверл или можно использовать уже имеющиеся компоненты, которые походят по размеру. Каждый метод имеет свои плюсы и минусы.
Хотя использование уже имеющихся сверл позволит сэкономить деньги на оборудовании с ЧПУ, сложность может возникнуть с поиском подходящих по размеру компонентов. Имея стандартный набор, вы можете предположить, что любая имеющаяся деталь будет соответствовать отверстиям и останется прикрепленной к плате.
Рекомендованные Размеры Сверл для ПП
Итак, сверла каких размеров следует брать для проекта?
Для ответа на этот вопрос необходимо определиться со своими потребностями. Хотя проще сказать, что нужно использовать стандартные детали, эти “стандарты” могут меняться в зависимости от типа проекта. Кроме того, вам может и вовсе не понадобится стандартный формат.
В первую очередь следует учитывать соотношение ПП. Это соотношение между толщиной платы и рекомендуемым размером сверла является ключевым моментом при выборе правильных размеров. Это особенно важно, если ваш проект должен оставаться в пределах определенного диапазона размеров.
Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание, – это конструкция платы.
Некоторые материалы способны выдерживать только определенные виды сверл. К примеру, для плат из стекловолокна (FR4), наиболее распространенных, требуются сверла из карбида вольфрама. Стекловолокно быстро разъедает стандартные сверла из быстрорежущей стали (HSS). Поэтому лучше использовать крупные HSS сверла (>2мм), если вы не можете использовать твердосплавные. Поскольку твердосплавные сверла достаточно дорогие и хрупкие. Если вы используете сверла меньше 1 мм, вам понадобится подставка для вертикального сверления.
Поскольку большая часть ваших проектов потребует твердосплавных сверл, стоит поговорить об их видах. Твердосплавные сверла бывают с прямым и сжатым хвостовиком. Сверла с прямым хвостовиком сохраняют одинаковый размер по всей длине вала. Между тем, сверла с толстым, турбо или сжатым хвостовиком сужаются до определенного стандартного размера. Прямые сверла идеально подходят для отверстий с диаметром меньше 1 мм, поскольку они крепче, чем сжатые. Кроме того, они дешевле.
Следом стоит учесть диаметр выводов ваших компонентов. Размер выводов определяет размер отверстия. Если вы не можете закрепить деталь на плате, значит использовать её в схеме нельзя. К счастью, у большинства компонентов диаметр вывода стандартный.
Некоторые из этих диаметров включают:
- ИС, резисторы – 0.8 мм
- Крупные диоды (1N4001 и т.д.), квадратные выводы, D разъемы, IDC разъемы, выводы TO-220 и т.д. – 1.0 мм
- Клеммные колодки, триммеры и т.д. – от 1.2 до 1.5 мм
Большинство проектов не нуждаются в отверстиях с диаметром меньше 0.8 мм. Поэтому 0.8 мм должно быть нижней границей. Итак, вам понадобится как минимум два сверла диаметром 0.8 мм, поскольку они достаточно хрупкие. Сверла диаметром 1.0 мм и больше более крепкие, но лучше всегда иметь одно в запасе.
Вы также должны убедиться, что ваши отверстия примерно на 0,007 мм больше, чем ваши выводы. К примеру, резисторы с выводами 0.022 дюйма требуют отверстий размером 0.029 дюйма.
Как Произвести Расчёт
Теперь, когда вы знаете, что нужно учитывать при выборе сверл, можно производить необходимые расчеты. Хотя это может звучать замысловато, если поймете откуда нужно начать, результат не заставит себя долго ждать.
6.1 Определите Максимальный Диаметр Вывода
Прежде чем делать что-либо еще, вы должны выбрать электрические компоненты вашего проекта. Можно начать с их выводов. Вам необходимо найти компоненты с наиболее крупным выводом и измерить его диаметр. Вы найдете диаметр вывода ваших компонентов в их технических характеристиках или на упаковке.
6.2 Высчитайте Минимальный Размер Отверстия
Имея в руках вывод, вы с легкостью сможете посчитать минимальный размер отверстия.
Минимальный Размер Отверстия (МРО) рассчитывается по формулам:
- 1. МРО = Максимальный Диаметр Вывода + 0.25 мм (для уровня A IPC-2222)
- 2. МРО = Максимальный Диаметр Вывода + 0.25 мм (для уровня A IPC-2222)
- 3. МРО = Максимальный Диаметр Вывода + 0.25 мм (для уровня A IPC-2222)
6.3 Вычислите Диаметр Контактной Площадки
Далее вам нужно рассчитать диаметр контактной площадки, используя МРО. Для этого вам нужно знать размер минимального гарантийного пояска или наименьшую площадь контактной площадки вокруг переходных отверстий вашего проекта. Для большинства проектов это значение составляет порядка 0.05 мм или 50 микрометров.
Вам также не помешает установить допустимое значение припуска. Несмотря на близкие к идеалу значения, всегда есть место ошибкам и отклонениям в процессе сверления. Припуск позволит вам понять, безопасное значение этих отклонений. Согласно стандарту IPC-2221, припуск не может быть меньше 0.6 мм для Уровня A, 0.5 мм для Уровня B и 0.4 мм для Уровня C.
Собрав всю информацию воедино, вы можете рассчитать размеры контактной площадки ПП по формуле:
Диаметр Площадки = МРО + Минимальный Гарантийный Поясок X 2 + Минимальный Размер Припуска
- 1. Диаметр Площадки = МРО + 0.1 мм + 0.60 мм (для уровня A IPC-2221)
- 2. Диаметр Площадки = МРО + 0.1 мм + 0.50 мм (для уровня В IPC-2221)
- 3. Диаметр Площадки = МРО + 0.1 мм + 0.40 мм (для уровня С IPC-2221)
К примеру, при диаметре выводы 0.55 мм:
- 1.Диаметр Площадки Уровня А: МРО = 0.80 мм; Диаметр Площадки = 1.50 мм
- 2.Диаметр Площадки Уровня B: МРО = 0.75 мм; Диаметр Площадки = 1.35 мм
- 3.Диаметр Площадки Уровня С: МРО = 0.70 мм; Диаметр Площадки = 1.20 мм
6.4 Различия Между Уровнями Плотности А, В и С
Если вы добрались до этого раздела, значит вам интересно, что же такое уровни A, B, и C. Стандарт IPC-2221 требует трех различных плотностей размещения компонентов.
Уровень Плотности A чаще всего используется производителями ПП. Он определяет Общий Стандарт Производительности Проектирования, требующий как низкой плотности компонентов, так и максимальной геометрии занимаемой площади.
Уровень B определяет Стандарт Средней Производительности Проектирования. Как основной стандарт для сборки ПП, он используется для пайки оплавлением, волной, перетаскиванием или погружением. Это требовало геометрической медианы посадочного места, что обеспечивает надежные соединения для пайки.
Уровень C определяет Стандарт Высокой Производительности Проектирования. Также называемый Пониженным Уровнем C, он позволяет использовать компоненты с высокой плотностью при небольших размерах основания. Ручные и портативные устройства обычно используют Стандарт Уровня C.
Заключение
Создавая ПП с нуля вам необходимо проделать несколько отверстий. Пустые печатные платы не перфорированы, и вы не можете прикрепить элементы к их поверхности. Будь то пайка или переходные отверстия, сверление лишь часть сборки ПП. Однако, как и в любом другом проекте с ЧПУ, вы не можете использовать любое сверло. Вместо этого, подберите сверло правильного размера, подходящее под ваши детали и проект в целом.
Правильные размеры сверл позволят вам надежно прикрепить все к плате, не тратя впустую пространство или припой. Хотя вы можете самостоятельно рассчитать размеры долот, лучше будет убедиться, что вы используете стандартные сверла. Если вам нужна помощь с подбором сверла, свяжитесь с нами. Наши опытные техники помогут вам оценить технические характеристики вашего проекта, чтобы вы могли подобрать сверла согласно своим нуждам.
